本發(fā)明屬于遙感成像，具體涉及全極化sar成像遙感應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、合成孔徑雷達(dá)(synthetic?aperture?radar,?sar)是一種先進(jìn)的主動(dòng)微波傳感器，具有全天時(shí)全天候工作的優(yōu)勢(shì)。sar觀測(cè)覆蓋范圍廣、成像分辨率高，被廣泛應(yīng)用于對(duì)地觀測(cè)等方面。

2、極化信息的引入拓展了sar圖像的應(yīng)用范圍同時(shí)提高了sar圖像解譯的準(zhǔn)確性。雖然全極化sar能夠獲取目標(biāo)更豐富的電磁散射信息，能對(duì)目標(biāo)進(jìn)行機(jī)理解譯和結(jié)構(gòu)認(rèn)知，但是全極化sar由于受到觀測(cè)幅寬和分辨率等因素的影響，星載sar系統(tǒng)獲取的全極化sar數(shù)據(jù)相對(duì)較少。相比全極化sar，雙極化sar在保持部分極化信息的同時(shí)具有兩倍觀測(cè)幅寬的優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于各類sar系統(tǒng)中。由于不同極化通道的目標(biāo)電磁散射存在復(fù)雜的隱式映射關(guān)系，目前基于雙極化sar重構(gòu)全極化sar數(shù)據(jù)的方法主要是基于簡(jiǎn)縮極化，針對(duì)一般雙極化成像模式重構(gòu)全極化sar數(shù)據(jù)的方法較少，而且這些全極化sar數(shù)據(jù)重構(gòu)方法是以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)為主，沒有融合散射機(jī)理信息進(jìn)行重構(gòu)，因此這些方法的泛化性以及精度不高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明為了解決基于雙極化sar重構(gòu)全極化sar數(shù)據(jù)的方法數(shù)據(jù)重構(gòu)的精度不高的問(wèn)題，提供一種散射機(jī)理引導(dǎo)的全極化sar數(shù)據(jù)重構(gòu)方法，所述方法包括如下步驟：

2、s1、對(duì)全極化sar數(shù)據(jù)進(jìn)行快速?gòu)V義極化目標(biāo)分解，得到散射分量數(shù)據(jù)，構(gòu)建全極化sar數(shù)據(jù)—散射分量數(shù)據(jù)集；從全極化sar數(shù)據(jù)中抽取雙極化sar數(shù)據(jù)，構(gòu)建雙極化sar—全極化sar配對(duì)數(shù)據(jù)集；

3、s2、構(gòu)建目標(biāo)分解網(wǎng)絡(luò)以及全極化sar重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)；

4、s3、利用全極化sar數(shù)據(jù)—散射分量數(shù)據(jù)集訓(xùn)練目標(biāo)分解網(wǎng)絡(luò)；

5、s4、利用雙極化sar—全極化sar配對(duì)數(shù)據(jù)集訓(xùn)練全極化sar重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)；

6、s5、利用訓(xùn)練完成的全極化sar重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)對(duì)其他區(qū)域和其他傳感器的雙極化sar數(shù)據(jù)進(jìn)行重構(gòu)，得到重構(gòu)的全極化sar數(shù)據(jù)。

7、進(jìn)一步，所述散射分量數(shù)據(jù)包括二次散射分量、奇次散射分量、體散射分量和螺旋散射分量四種。

8、進(jìn)一步，所述雙極化sar數(shù)據(jù)分為hh-vh、vv-hv和hh-vv三種。

9、進(jìn)一步，所述目標(biāo)分解網(wǎng)絡(luò)包括七層卷積層，且在第一層至第六層卷積層后都設(shè)置有relu激活函數(shù)，所有卷積層的卷積核大小均為3×3，每層卷積層的空洞率分別為1、2、3、4、3、2和1，第一層卷積層的輸入通道數(shù)為9輸出通道數(shù)為64，第二層至第六層卷積層的輸入和輸出通道數(shù)均為64，第七層卷積層的輸入通道數(shù)為64輸出通道數(shù)為4；其中，第一層的輸出和第三層的輸出作殘差，將殘差輸出送入第四層卷積層，第四層卷積層的輸出與第六層卷積層的輸出作殘差，將殘差輸出送入第七層卷積層后輸出。

10、進(jìn)一步，所述全極化sar重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)包括七層卷積層，且在第一層至第六層卷積層后都設(shè)置有relu激活函數(shù)，所有卷積層的卷積核大小均為3×3，每層卷積層的空洞率分別為1、2、3、4、3、2和1，第一層卷積層的輸入通道數(shù)為4輸出通道數(shù)為64，第二層至第六層卷積層的輸入和輸出通道數(shù)均為64，第七層卷積層的輸入通道數(shù)為64輸出通道數(shù)為5；其中，第一層的輸出和第三層的輸出作殘差，將殘差輸出送入第四層卷積層，第四層卷積層的輸出與第六層卷積層的輸出作殘差，將殘差輸出送入第七層卷積層后輸出。

11、進(jìn)一步，利用全極化sar數(shù)據(jù)—散射分量數(shù)據(jù)集訓(xùn)練目標(biāo)分解網(wǎng)絡(luò)時(shí)，損失函數(shù)為：

12、；

13、其中，()表示目標(biāo)分解網(wǎng)絡(luò)，表示全極化sar數(shù)據(jù)，表示散射分量數(shù)據(jù)，代表計(jì)算矩陣的范數(shù)，。

14、進(jìn)一步，利用雙極化sar—全極化sar配對(duì)數(shù)據(jù)集訓(xùn)練全極化sar重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，損失函數(shù)為：

15、；

16、其中，()表示全極化sar重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，表示雙極化sar數(shù)據(jù)，為超參數(shù)且，表示需要重構(gòu)的極化項(xiàng)，表示兩個(gè)矩陣在特征維度上進(jìn)行拼接。

17、進(jìn)一步，從全極化sar數(shù)據(jù)中抽取雙極化sar數(shù)據(jù)后，剩余的數(shù)據(jù)為所述需要重構(gòu)的極化項(xiàng)。

18、進(jìn)一步，本發(fā)明還提供一種電子設(shè)備，包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)上述全極化sar數(shù)據(jù)重構(gòu)方法的步驟。

19、進(jìn)一步，本發(fā)明還提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)指令，所述計(jì)算機(jī)指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述全極化sar數(shù)據(jù)重構(gòu)方法的步驟。

20、本發(fā)明所述方法的有益效果為：

21、提出了一種散射機(jī)理引導(dǎo)的全極化sar數(shù)據(jù)重構(gòu)方法，首先構(gòu)建一個(gè)基于全極化sar數(shù)據(jù)的目標(biāo)分解網(wǎng)絡(luò)，使用快速?gòu)V義極化目標(biāo)分解結(jié)果作為真值，訓(xùn)練目標(biāo)分解網(wǎng)絡(luò)。其次，設(shè)計(jì)一個(gè)基于雙極化sar的全極化sar數(shù)據(jù)重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)利用融合殘差連接和空洞卷積核的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)從雙極化sar數(shù)據(jù)中提取上下文信息豐富的空域特征，然后將空域特征映射至全極化sar數(shù)據(jù)。為了充分訓(xùn)練重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，在損失函數(shù)中，不僅約束重構(gòu)全極化sar數(shù)據(jù)與真實(shí)全極化sar數(shù)據(jù)的距離，而且利用目標(biāo)分解網(wǎng)絡(luò)分別從重構(gòu)和真實(shí)的全極化sar數(shù)據(jù)中提取散射分量，進(jìn)一步約束重構(gòu)散射分量與真實(shí)散射分量的距離，提高全極化sar數(shù)據(jù)的重構(gòu)精度。

技術(shù)特征：

1.一種散射機(jī)理引導(dǎo)的全極化sar數(shù)據(jù)重構(gòu)方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全極化sar數(shù)據(jù)重構(gòu)方法，其特征在于，所述散射分量數(shù)據(jù)包括二次散射分量、奇次散射分量、體散射分量和螺旋散射分量四種。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的全極化sar數(shù)據(jù)重構(gòu)方法，其特征在于，所述雙極化sar數(shù)據(jù)分為hh-vh、vv-hv和hh-vv三種。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的全極化sar數(shù)據(jù)重構(gòu)方法，其特征在于，所述目標(biāo)分解網(wǎng)絡(luò)包括七層卷積層，且在第一層至第六層卷積層后都設(shè)置有relu激活函數(shù)，所有卷積層的卷積核大小均為3×3，每層卷積層的空洞率分別為1、2、3、4、3、2和1，第一層卷積層的輸入通道數(shù)為9輸出通道數(shù)為64，第二層至第六層卷積層的輸入和輸出通道數(shù)均為64，第七層卷積層的輸入通道數(shù)為64輸出通道數(shù)為4；其中，第一層的輸出和第三層的輸出作殘差，將殘差輸出送入第四層卷積層，第四層卷積層的輸出與第六層卷積層的輸出作殘差，將殘差輸出送入第七層卷積層后輸出。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的全極化sar數(shù)據(jù)重構(gòu)方法，其特征在于，所述全極化sar重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)包括七層卷積層，且在第一層至第六層卷積層后都設(shè)置有relu激活函數(shù)，所有卷積層的卷積核大小均為3×3，每層卷積層的空洞率分別為1、2、3、4、3、2和1，第一層卷積層的輸入通道數(shù)為4輸出通道數(shù)為64，第二層至第六層卷積層的輸入和輸出通道數(shù)均為64，第七層卷積層的輸入通道數(shù)為64輸出通道數(shù)為5；其中，第一層的輸出和第三層的輸出作殘差，將殘差輸出送入第四層卷積層，第四層卷積層的輸出與第六層卷積層的輸出作殘差，將殘差輸出送入第七層卷積層后輸出。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的全極化sar數(shù)據(jù)重構(gòu)方法，其特征在于，利用全極化sar數(shù)據(jù)—散射分量數(shù)據(jù)集訓(xùn)練目標(biāo)分解網(wǎng)絡(luò)時(shí)，損失函數(shù)為：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的全極化sar數(shù)據(jù)重構(gòu)方法，其特征在于，利用雙極化sar—全極化sar配對(duì)數(shù)據(jù)集訓(xùn)練全極化sar重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，損失函數(shù)為：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的全極化sar數(shù)據(jù)重構(gòu)方法，其特征在于，從全極化sar數(shù)據(jù)中抽取雙極化sar數(shù)據(jù)后，剩余的數(shù)據(jù)為所述需要重構(gòu)的極化項(xiàng)。

9.一種電子設(shè)備，包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述方法的步驟。

10.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)指令，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
一種散射機(jī)理引導(dǎo)的全極化SAR數(shù)據(jù)重構(gòu)方法。屬于遙感成像技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及全極化SAR成像遙感應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。其解決了基于雙極化SAR重構(gòu)全極化SAR數(shù)據(jù)的方法數(shù)據(jù)重構(gòu)的精度不高的問(wèn)題。所述方法包括如下步驟：對(duì)全極化SAR數(shù)據(jù)進(jìn)行快速?gòu)V義極化目標(biāo)分解，得到散射分量數(shù)據(jù)，構(gòu)建全極化SAR數(shù)據(jù)—散射分量數(shù)據(jù)集；從全極化SAR數(shù)據(jù)中抽取雙極化SAR數(shù)據(jù)，構(gòu)建雙極化SAR—全極化SAR配對(duì)數(shù)據(jù)集；構(gòu)建目標(biāo)分解網(wǎng)絡(luò)以及全極化SAR重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)；利用全極化SAR數(shù)據(jù)—散射分量數(shù)據(jù)集訓(xùn)練目標(biāo)分解網(wǎng)絡(luò)；利用雙極化SAR—全極化SAR配對(duì)數(shù)據(jù)集訓(xùn)練全極化SAR重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)；利用訓(xùn)練完成的全極化SAR重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)對(duì)其他區(qū)域和其他傳感器的雙極化SAR數(shù)據(jù)進(jìn)行重構(gòu)，得到重構(gòu)的全極化SAR數(shù)據(jù)。

技術(shù)研發(fā)人員：鄧均午,于春輝,徐婧,張士偉,劉芫嘍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：長(zhǎng)光衛(wèi)星技術(shù)股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23