本書作者是兩位國際著名的極化雷達專家，均長期從事極化雷達研究工作，有大量的極化研究成果，並有豐富的教學經驗。本書反映了當前國際上極化技術的研究水平，涵蓋了極化的基本理論、極化的處理算法，極化分類及其他套用。書中全面反映了作者他們長期的極化研究成果和素材，以及當前最新的極化研究進展和成果，形成了完整的極化理論體系。書中還給出了極化目標分解、極化分類、極化的其他套用等有價值的若干專題的豐富素材，特別是對於極化的相干斑濾波和極化目標分解闡述得尤其深刻和全面。
基本介紹
- 中文名：極化雷達成像基礎與套用
- 外文名：Polarimetric Radar Imaging: From Basics to Applications
- 書名：極化雷達成像基礎與套用
- 作者：李仲森;埃里克·鮑狄埃
- 出版社：電子工業出版社
- 頁數：296頁
- 開本：16
- 品牌：電子工業出版社
- 類型：科技
- 出版日期：2013年6月1日
- 語種：簡體中文
- ISBN：7121202662
基本介紹,內容簡介,作者簡介,圖書目錄,序言,
基本介紹
內容簡介
本書著重論述極化SAR 的基本概念、數據處理原則與方法、極化SAR 的典型套用算法等。該書注重選材的全面與組織架構的簡潔, 強調算法的基本原理與工程實現相結合,對專門從事極化SAR 數據處理的研究人員而言具有較強的可讀性和可操作性;同時, 本書採取了電磁散射基礎、統計信號理論、雷達系統等專業知識與極化合成孔徑雷達圖像濾波、地物目標分解分類及參數反演等套用相結合的闡述方法, 從而使本書有望成為一本優秀的電子工程專業研究生教材。
作者簡介
Jong-Sen Lee(李仲森)：於1963年獲得中國台灣成功大學學士學位， 並分別於1965年和1969年在位於麻薩諸塞州劍橋市的哈佛大學獲得碩士與博士學位。他是中國台灣國立中央大學空間遙感研究中心的客座教授。30年以來，Lee博士一直從事與合成孔徑雷達和極化SAR 相關的研究工作。他的相干斑濾波算法已經在包括ERDAS、PCI及ENV 在內的許多GIS軟體中獲得了套用。他已經發表了70餘篇期刊文章、6部書籍及超過160篇會議文章。Lee博士因其在SAR與極化SAR圖像信息處理方面的貢獻而成為IEEE 終身會士， 並於2009年獲頒IEEE GRS-Outstanding Achievement Award。退休時獲頒美國海軍傑出平民服務獎， 以表彰其在極化和干涉SAR研究上所獲取的成就。Eric Pottier：分別於1987年和1990年在法國雷恩一大獲得信號處理與通信方向的碩士與博士學位。他的研究與教學方向主要包括模擬電子學、微波理論及雷達成像，特別是雷達極化。Pottier博士在國際會議中擔任了31次分會場主席， 並擔任21個國際論壇及會議的科學及技術委員會成員。他出版了7部專著、38篇期刊文章及超過250篇會議和論壇文章。Pottier博士因其在SAR 極化理論及遙感方面的貢獻而成為IEEE會士。他與Jong-Sen Lee共同獲頒第三屆歐洲合成孔徑雷達會議最佳論文獎。另外還獲得2007年IEEEGRS-S Letters 傑出論文獎。因其在地理科學和遙感學教育方面的卓 越貢獻， 榮獲2007年IEEE地學及遙感領域的GRS-S教學獎。
圖書目錄
第1章極化雷達成像概論
1.1極化雷達成像簡史
1.1.1引言
1.1.2成像雷達的發展概況
1.1.3極化雷達成像的發展概況
1.1.4極化雷達成像教學
1.2合成孔徑雷達成像概述
1.2.1引言
1.2.2SAR成像幾何構型
1.2.3SAR空間解析度
1.2.4SAR圖像處理
1.2.5SAR複數圖像
1.3機載和星載極化SAR系統
1.3.1引言
1.3.2機載極化SAR系統
1.3.3星載極化SAR系統
1.4內容概要
參考文獻
第2章矢量電磁波與極化表征
2.1單色平面電磁波
2.1.1波動方程
2.1.2單色平面波解
2.2極化橢圓
2.3瓊斯矢量
2.3.1定義
2.3.2特殊酉群SU（2）
2.3.3正交極化狀態與極化基
2.3.4極化基變換
2.4斯托克斯矢量
2.4.1平面波矢量的實數表示方法
2.4.2特殊酉群O（3）
2.5電磁波協方差矩陣
2.5.1電磁波極化度
2.5.2電磁波各向異性和電磁波熵
2.5.3部分極化電磁波的二分量分解理論
參考文獻
第3章電磁矢量散射運算元
3.1Sinclair極化後向散射矩陣S
3.1.1雷達方程
3.1.2散射矩陣
3.1.3散射坐標系
3.2目標散射矢量
3.2.1引言
3.2.2雙站散射體制
3.2.3單站後向散射體制
3.3極化相干矩陣T與極化協方差矩陣C
3.3.1引言
3.3.2雙站散射體制
3.3.3單站後向散射體制
3.3.4散射對稱性
3.3.5特徵矢量/特徵值分解
3.4極化Mueller矩陣M和Kennaugh矩陣K
3.4.1引言
3.4.2單站後向散射體制
3.4.3雙站散射體制
3.5極化基變換
3.5.1單站後向散射矩陣S
3.5.2極化相干矩陣T
3.5.3極化協方差矩陣C
3.5.4極化Kennaugh矩陣K
3.6目標的極化特徵
3.6.1引言
3.6.2目標的特徵極化狀態
3.6.3Sinclair矩陣S的對角化
3.6.4標準散射機制
參考文獻
第4章極化SAR相干斑統計特性
4.1SAR圖像相干斑的基本性質
4.1.1相干斑的形成
4.1.2瑞利相干斑模型
4.2多視SAR圖像相干斑統計特性
4.3紋理模型和K分布
4.3.1歸一化多視強度圖像的K分布
4.3.2歸一化多視幅度圖像的K分布
4.4相干斑的空間相關效應
4.4.1等效視數
4.5極化和干涉SAR相干斑統計特性
4.5.1復高斯分布與復Wishart分布
4.5.2極化SAR數據的蒙特卡羅仿真
4.5.3仿真方法驗證
4.5.4復相關係數
4.6單視和多視極化SAR數據的相位差分布
4.6.1相位差分布的另一形式
4.7多視乘積分布
4.8多視強度聯合分布
4.9多視強度比和幅度比分布
4.10多視機率密度函式的實驗驗證
4.11多視極化數據的K分布
4.12小結
附錄4.A
附錄4.B
附錄4.C
附錄4.D
參考文獻
第5章極化SAR相干斑濾波
5.1SAR圖像相干斑濾波介紹
5.1.1SAR相干斑噪聲模型
5.2單極化SAR相干斑濾波
5.2.1最小均方誤差濾波器
5.2.2基於邊界對齊窗的相干斑濾波：精改的Lee濾波器
5.3多極化SAR相干斑濾波算法回顧
5.3.1極化白化濾波器
5.3.2多視極化SAR數據的PWF推廣
5.3.3最優加權濾波器
5.3.4矢量相干斑濾波器
5.4極化SAR相干斑濾波
5.4.1極化SAR相干斑濾波準則
5.4.2精改的Lee極化SAR相干斑濾波
5.4.3基於區域生長技術的極化SAR相干斑濾波
5.5基於散射模型的極化SAR相干斑濾波
5.5.1演示驗證和評估
5.5.2降斑效果
5.5.3主要散射機制的保持效果
5.5.4單一散射目標特徵的保持效果
參考文獻
第6章極化目標分解理論
6.1引言
6.2基於Kennaugh矩陣K的二分量分解
6.2.1基於現象的Huynen分解
6.2.2Barnes—Holm分解
6.2.3Yang分解
6.2.4目標的二分量分解問題
6.3基於特徵矢量的目標極化分解
6.3.1Cloude分解
6.3.2Holm分解
6.3.3vanZyl分解
6.4基於散射模型的目標極化分解
6.4.1Freeman—Durden三分量分解
6.4.2Yamaguchi四分量分解
6.4.3Freeman二分量分解
6.5相干分解
6.5.1引言
6.5.2Pauli分解
6.5.3Krogager分解
6.5.4Cameron分解
6.5.5球坐標分解
參考文獻
第7章H/A/α極化分解理論
7.1引言
7.2單一散射目標情況
7.3隨機媒質散射的機率模型
7.4旋轉不變性
7.5極化散射參數α
7.6極化散射熵（H）
7.7極化散射各向異性度（A）
7.8三維H/A/α分類空間
7.9基於特徵值的新參數
7.9.1SERD和DERD參數
7.9.2香農熵
7.9.3基於特徵值的其他參數
7.10相干斑濾波對H/A/α的影響
7.10.1極化熵（H）參數
7.10.2各向異性度（A）參數
7.10.3α參數
7.10.4H/A/α的估計偏差
參考文獻
第8章極化SAR地物與土地利用分類
8.1引言
8.2基於復高斯分布的最大似然分類器
8.3針對多視極化SAR數據的復Wishart分類器
8.4Wishart距離度量特徵
8.5基於Wishart距離度量的監督分類
8.6基於散射機理和Wishart分類器的非監督分類
8.6.1實驗結果
8.6.2改進的H/A/αWishart分類器
8.7基於散射模型的非監督分類
8.7.1實驗結果
8.7.2討論
8.8分類能力的定量比較：全極化SAR、雙極化SAR與單極化SAR
8.8.1基於最大似然分類器的監督分類評估
參考文獻
第9章極化干涉SAR森林製圖與分類
9.1引言
9.2極化干涉SAR的散射表征
9.2.1極化干涉相干矩陣T6
9.2.2極化干涉復相干性
9.2.3極化干涉相干最優
9.2.4極化干涉SAR數據統計特性
9.3森林製圖與森林分類
9.3.1森林區域分割
9.3.2體散射類型地物的非監督極化干涉SAR分類
9.3.3極化干涉SAR森林監督分類
附錄9.A計算最優干涉相干係數對的統計量
參考文獻
第10章極化SAR套用示例
10.1人造建築物極化特徵分析
10.1.1斜距向多次反射回波
10.1.2在建橋樑的極化特徵
10.1.3橋樑建成後的極化特徵
10.1.4小結
10.2極化方向角估計及其套用
10.2.1雷達幾何和極化方向角
10.2.2圓極化協方差矩陣
10.2.3圓極化算法
10.2.4討論
10.2.5方向角偏移套用
10.3極化SAR海洋表面遙感
10.3.1冷水界面檢測
10.3.2海洋表面坡度測量
10.3.3定向海浪坡度譜測量
10.4電離層法拉第旋轉估計
10.4.1法拉第旋轉估計
10.4.2ALOSPALSAR數據的法拉第旋轉角估計
10.5極化干涉SAR在森林高度估計中的套用
10.5.1相干性估計的相關問題
10.5.2自適應的極化干涉相干斑濾波算法
10.5.3利用GlenAffric地區E—SAR數據的極化干涉實驗
10.6非平穩自然媒質極化SAR數據的二維時頻分析
10.6.1引言
10.6.2SAR數據時頻分析原理
10.6.3非平穩媒介極化SAR回響離散時頻分解
10.6.4非平穩媒質檢測和分析
參考文獻
附錄A埃爾米特矩陣的本徵特性
附錄BPolSARpro軟體：極化SAR數據處理和教學工具箱
索引
1.1極化雷達成像簡史
1.1.1引言
1.1.2成像雷達的發展概況
1.1.3極化雷達成像的發展概況
1.1.4極化雷達成像教學
1.2合成孔徑雷達成像概述
1.2.1引言
1.2.2SAR成像幾何構型
1.2.3SAR空間解析度
1.2.4SAR圖像處理
1.2.5SAR複數圖像
1.3機載和星載極化SAR系統
1.3.1引言
1.3.2機載極化SAR系統
1.3.3星載極化SAR系統
1.4內容概要
參考文獻
第2章矢量電磁波與極化表征
2.1單色平面電磁波
2.1.1波動方程
2.1.2單色平面波解
2.2極化橢圓
2.3瓊斯矢量
2.3.1定義
2.3.2特殊酉群SU（2）
2.3.3正交極化狀態與極化基
2.3.4極化基變換
2.4斯托克斯矢量
2.4.1平面波矢量的實數表示方法
2.4.2特殊酉群O（3）
2.5電磁波協方差矩陣
2.5.1電磁波極化度
2.5.2電磁波各向異性和電磁波熵
2.5.3部分極化電磁波的二分量分解理論
參考文獻
第3章電磁矢量散射運算元
3.1Sinclair極化後向散射矩陣S
3.1.1雷達方程
3.1.2散射矩陣
3.1.3散射坐標系
3.2目標散射矢量
3.2.1引言
3.2.2雙站散射體制
3.2.3單站後向散射體制
3.3極化相干矩陣T與極化協方差矩陣C
3.3.1引言
3.3.2雙站散射體制
3.3.3單站後向散射體制
3.3.4散射對稱性
3.3.5特徵矢量/特徵值分解
3.4極化Mueller矩陣M和Kennaugh矩陣K
3.4.1引言
3.4.2單站後向散射體制
3.4.3雙站散射體制
3.5極化基變換
3.5.1單站後向散射矩陣S
3.5.2極化相干矩陣T
3.5.3極化協方差矩陣C
3.5.4極化Kennaugh矩陣K
3.6目標的極化特徵
3.6.1引言
3.6.2目標的特徵極化狀態
3.6.3Sinclair矩陣S的對角化
3.6.4標準散射機制
參考文獻
第4章極化SAR相干斑統計特性
4.1SAR圖像相干斑的基本性質
4.1.1相干斑的形成
4.1.2瑞利相干斑模型
4.2多視SAR圖像相干斑統計特性
4.3紋理模型和K分布
4.3.1歸一化多視強度圖像的K分布
4.3.2歸一化多視幅度圖像的K分布
4.4相干斑的空間相關效應
4.4.1等效視數
4.5極化和干涉SAR相干斑統計特性
4.5.1復高斯分布與復Wishart分布
4.5.2極化SAR數據的蒙特卡羅仿真
4.5.3仿真方法驗證
4.5.4復相關係數
4.6單視和多視極化SAR數據的相位差分布
4.6.1相位差分布的另一形式
4.7多視乘積分布
4.8多視強度聯合分布
4.9多視強度比和幅度比分布
4.10多視機率密度函式的實驗驗證
4.11多視極化數據的K分布
4.12小結
附錄4.A
附錄4.B
附錄4.C
附錄4.D
參考文獻
第5章極化SAR相干斑濾波
5.1SAR圖像相干斑濾波介紹
5.1.1SAR相干斑噪聲模型
5.2單極化SAR相干斑濾波
5.2.1最小均方誤差濾波器
5.2.2基於邊界對齊窗的相干斑濾波：精改的Lee濾波器
5.3多極化SAR相干斑濾波算法回顧
5.3.1極化白化濾波器
5.3.2多視極化SAR數據的PWF推廣
5.3.3最優加權濾波器
5.3.4矢量相干斑濾波器
5.4極化SAR相干斑濾波
5.4.1極化SAR相干斑濾波準則
5.4.2精改的Lee極化SAR相干斑濾波
5.4.3基於區域生長技術的極化SAR相干斑濾波
5.5基於散射模型的極化SAR相干斑濾波
5.5.1演示驗證和評估
5.5.2降斑效果
5.5.3主要散射機制的保持效果
5.5.4單一散射目標特徵的保持效果
參考文獻
第6章極化目標分解理論
6.1引言
6.2基於Kennaugh矩陣K的二分量分解
6.2.1基於現象的Huynen分解
6.2.2Barnes—Holm分解
6.2.3Yang分解
6.2.4目標的二分量分解問題
6.3基於特徵矢量的目標極化分解
6.3.1Cloude分解
6.3.2Holm分解
6.3.3vanZyl分解
6.4基於散射模型的目標極化分解
6.4.1Freeman—Durden三分量分解
6.4.2Yamaguchi四分量分解
6.4.3Freeman二分量分解
6.5相干分解
6.5.1引言
6.5.2Pauli分解
6.5.3Krogager分解
6.5.4Cameron分解
6.5.5球坐標分解
參考文獻
第7章H/A/α極化分解理論
7.1引言
7.2單一散射目標情況
7.3隨機媒質散射的機率模型
7.4旋轉不變性
7.5極化散射參數α
7.6極化散射熵（H）
7.7極化散射各向異性度（A）
7.8三維H/A/α分類空間
7.9基於特徵值的新參數
7.9.1SERD和DERD參數
7.9.2香農熵
7.9.3基於特徵值的其他參數
7.10相干斑濾波對H/A/α的影響
7.10.1極化熵（H）參數
7.10.2各向異性度（A）參數
7.10.3α參數
7.10.4H/A/α的估計偏差
參考文獻
第8章極化SAR地物與土地利用分類
8.1引言
8.2基於復高斯分布的最大似然分類器
8.3針對多視極化SAR數據的復Wishart分類器
8.4Wishart距離度量特徵
8.5基於Wishart距離度量的監督分類
8.6基於散射機理和Wishart分類器的非監督分類
8.6.1實驗結果
8.6.2改進的H/A/αWishart分類器
8.7基於散射模型的非監督分類
8.7.1實驗結果
8.7.2討論
8.8分類能力的定量比較：全極化SAR、雙極化SAR與單極化SAR
8.8.1基於最大似然分類器的監督分類評估
參考文獻
第9章極化干涉SAR森林製圖與分類
9.1引言
9.2極化干涉SAR的散射表征
9.2.1極化干涉相干矩陣T6
9.2.2極化干涉復相干性
9.2.3極化干涉相干最優
9.2.4極化干涉SAR數據統計特性
9.3森林製圖與森林分類
9.3.1森林區域分割
9.3.2體散射類型地物的非監督極化干涉SAR分類
9.3.3極化干涉SAR森林監督分類
附錄9.A計算最優干涉相干係數對的統計量
參考文獻
第10章極化SAR套用示例
10.1人造建築物極化特徵分析
10.1.1斜距向多次反射回波
10.1.2在建橋樑的極化特徵
10.1.3橋樑建成後的極化特徵
10.1.4小結
10.2極化方向角估計及其套用
10.2.1雷達幾何和極化方向角
10.2.2圓極化協方差矩陣
10.2.3圓極化算法
10.2.4討論
10.2.5方向角偏移套用
10.3極化SAR海洋表面遙感
10.3.1冷水界面檢測
10.3.2海洋表面坡度測量
10.3.3定向海浪坡度譜測量
10.4電離層法拉第旋轉估計
10.4.1法拉第旋轉估計
10.4.2ALOSPALSAR數據的法拉第旋轉角估計
10.5極化干涉SAR在森林高度估計中的套用
10.5.1相干性估計的相關問題
10.5.2自適應的極化干涉相干斑濾波算法
10.5.3利用GlenAffric地區E—SAR數據的極化干涉實驗
10.6非平穩自然媒質極化SAR數據的二維時頻分析
10.6.1引言
10.6.2SAR數據時頻分析原理
10.6.3非平穩媒介極化SAR回響離散時頻分解
10.6.4非平穩媒質檢測和分析
參考文獻
附錄A埃爾米特矩陣的本徵特性
附錄BPolSARpro軟體：極化SAR數據處理和教學工具箱
索引
序言
譯者序
作為一種主動的航天、航空遙感手段, 微波成像技術具有全天時、全天候工作的特點, 在環境保護、災害監測、海洋觀測、資源勘查、精細農業、地質測繪、政府公共決策等方面有著廣泛的套用, 目 前已成為高解析度對地觀測和全球資源管理最重要的手段之一。極化合成孔徑雷達(PolSAR)技術是高解析度微波成像系統從單一的“影像冶獲取向定量化測量工具發展的不可或缺的途徑。與合成孔徑雷達干涉測量系統(InSAR)相似,PolSAR 系統不僅能夠利用影像功率信息, 其通道間的相對相位信息還可以定量地反映目標特性差異,從而在無監督地物分割分類、目標檢測與識別、土壤濕度和生物量等地物參數估計方面存在重要的套用潛力和價值。
極化合成孔徑雷達技術領域的研究涉及電磁矢量散射理論、多通道相干雷達系統及數據處理技術、定量化地物參數反演及套用技術等, 是基礎理論與實驗科學緊密結合併相互促進的典型研究領域之一。受限於目 前國內在極化SAR 基礎理論、系統技術及數據套用等方面相互割裂的研究現狀, 迫切需要系統全面地了解在極化相干系統設計、數據處理及套用等方面的國際領先研究經驗和成果。
本書是一部專門討論極化合成孔徑雷達成像基礎理論、目標的極化特徵模型及特徵量、數據處理方法和多種反演套用算法的學術論著。本書的兩位作者是當前活躍在極化SAR 研究領域的知名學者, 他們具有長期專門從事極化SAR 成像研究的經歷, 是分別為美國國家航空與航天局噴氣推進實驗室(NASA-JPL)和歐洲空間局(ESA)提供技術諮詢服務及數據處理支持的頂尖科學家, 並擁有豐富的教學經驗。
本書著重論述極化SAR 的基本概念、數據處理原則與方法、極化SAR 的典型套用算
法等。該書注重選材的全面與組織架構的簡潔, 強調算法的基本原理與工程實現相結合,
對專門從事極化SAR 數據處理的研究人員而言具有較強的可讀性和可操作性;同時, 本書
採取了電磁散射基礎、統計信號理論、雷達系統等專業知識與極化合成孔徑雷達圖像濾波、地物目標分解分類及參數反演等套用相結合的闡述方法, 從而使本書有望成為一本優秀的電子工程專業研究生教材。在整個翻譯直至出版的過程中, 兩位作者給予了一貫的關注和支持。此外, 中譯本還完成了對原書的勘誤和修訂。在閱讀本書時可以配合使用附錄中提及的極化SAR 數據處理軟體PolSARPro 及極化SAR 樣例數據。
本書中譯本的翻譯組織工作由微波成像技術國家重點實驗室的微波成像新概念、新體
制和新方法研究團隊完成。本團隊自2006 年起開始在國家自然科學基金重大項目(多維
度微波成像基礎理論與關鍵技術60890071)、科技部國際合作項目(先進極化技術林業套用
的研究和論證2008DFA11690、“龍計畫冶二期極化干涉SAR 土地覆蓋及地表形變信息提取
技術5344)及863 項目(面向對象的高可信SAR 處理系統, 2011AA120401)等國家級項目的支持下, 持續開展極化/ 極化干涉基礎理論、數據處理及套用研究, 並直接參與了Pol-SARPro 軟體中算法模組的開發工作。
在兩年多的翻譯過程中, 譯者與兩位作者針對國內研究初步且尚無確定概念的內容和
專業術語進行了多次溝通和深入的探討, 以期最大限度地體現譯文與原文研究水準的一致
性。微波成像技術重點實驗室的王衛延研究員以其極高的熱情與深厚的學術功底對全書
進行了譯審, 幫助譯者完成了中譯本的勘誤, 並得到了作者的確認和一致肯定。參加本書
翻譯的有洪文、李洋、尹嬙以及周勇勝、閆劍、陳琳和王鵬等研究生。本書的翻譯還得到
了中國科學院電子學研究所吳一戎院士、中國林業科學研究院資信所陳爾學研究員等多位
專家的支持和幫助。鑒於譯者的經驗和時間約束, 翻譯過程中難免存在未盡和疏漏之處,
敬請廣大同行和讀者批評指正。
序
1983 年到1988 年期間舉辦的NATO ARWs淤是首次從雷達目標檢測開始對極化雷達遙
感60 年以來曲折的歷史發展脈絡進行詳盡評估的專題討論會。來自西歐、北美、日本和東北亞的120 多位頂尖專家通過純數學建模的方式綜合評估了矢量電磁散射及成像的數學物理方法, 並利用NASA鄄JPL AIRSAR 首次獲取的極化合成孔徑雷達數字圖像對模型原理進行了驗證。
在該階段中缺乏相關的知識普及型教材, 而一系列探索性教材正在醞釀當中。情況於
1992 年有所改變, 該年度的IEEE鄄GRSS IGARSS 會議專門設定了極化分會, 有關極化雷達與極化SAR 的文章數量展現出前所未有的增長趨勢。該分會安排了一系列重要的活動, 其規模相當於一場微型極化專題討論會。我們當時都致力於為先進的極化SAR、極化干涉SAR、多模態SAR 層析及全息影像獲取開發成像算法及工具。期間使用了在1994 年太空梭任務中獲取的優質SIR-C/ X-SAR 極化圖像, 以及不斷增長的機載全極化SAR 系統所獲取的圖像。這些機載系統包括:NASA-JPL 的AIRSAR 系統、CCRS 的Convair C-580 系統、DLR 的E-SAR 系統、ONERA 的RAMSES 系統, 以及CRL(NICT) / NASDA(JAXA)的PiSAR 系統。在此之後, 新教材的出版工作再次陷入了停滯。這主要是因為工作的重點集中在驗證極化成像雷達體制在遙感領域中的套用潛力上, 並轉而推動幾個知識普及型項目, 例如
EU-TMR和EU-RTN 在極化雷達方面的合作、ONR-NICOP 在寬頻干涉感知及監測方面的專題
討論會、近年發展起來的兩年一屆的EUSAR 和ESA-POLINSAR 會議。本書在極化雷達成像
方面極具價值, 而兩位作者為上述工作做出了巨大貢獻, 由此推動了極化雷達成像基礎理論及其套用的不斷發展。
對編輯並出版一本教材的需求已經迫在眉睫。這本教材應簡明且全面地覆蓋雷達、極化SAR 及干涉方面的問題。國際組織接下來優先要做的是利用成功發射的新一代星載全極化SAR 感測器進行感知、成像並監測壓力變化。這三部感測器分別是日本JAXA 於2006 年1 月發射的ALOS-PALSAR(L 波段), 加拿大CSA/ MDA 於2007 年12 月發射的RADARSAT-2(C 波段), 德國DLR/ Astrium 於2007 年6 月發射的TerraSAR-X(X 波段)。儘管目 前使用的星載全極化SAR 感測器可以極大地改進全球影像獲取及地表覆蓋測圖能力, 並在全球變化檢測方面成為了寶貴的工具, 但接下來更為複雜的問題是無法通過單獨部署機載或星載平台來完成實時監測自然災害區域, 以滿足減災套用的需求。由於機載及星載多模式SAR 成像系統還不能完全滿足需求, 接下來必須快速發展重軌差分極化干涉SAR 層析技術, 並盡一切努力來發展載有多波段多模式全極化SAR 感測器的高軌平台。平台應不僅限于軍用, 更應該用於區域性環境災害監測和控制, 並檢測全球變化現象帶來的衝擊。
上述非凡的成就幫助我們逐漸開始了解極化雷達成像, 同時也使我們對一本專門教材的需求變得緊迫起來。這樣一本教材應該足夠簡要, 且能夠全面地綜合基本理論及由數字運算工具輔助的處理算法。由Jong-Sen Lee 和Eric Pottier 撰寫的這本書精準而卓 越地滿足了以上要求, 並且用PolSARpro 工具箱對一系列套用進行了驗證。這是一本非常簡明的教材, 用400 余頁淤覆蓋了從基礎到套用的全部內容, 可以在未來相當長的一段時間內作為可以實際操作的基礎教材。這本教材精選了10 章內容, 其中第1 章對全書進行了詳盡的總結。本書提供的基礎性知識將幫助我們解決那些急迫的任務, 如日益增長的大規模重複性洪水或乾旱所導致的莊稼絕收、火山爆發所引起的全球變化, 以及地震與海震引發的海嘯等。現 在是利用本書所包含的基礎方法去解決這些可怕難題的時候了。
在這裡祝賀本書的兩位作者, 他們的遠見卓識與真誠奉獻匯集成這樣一本姍姍來遲的優秀的極化雷達成像基礎與套用教材。無論是現 在還是未來, 我們的星球都承受著嚴重的環境壓力變化, 而本書在解決上述挑戰時所發揮的作用是無與倫比的。
Wolfgang-Martin Boerner 博士
退休教授
伊利諾伊大學芝加哥分校
作為一種主動的航天、航空遙感手段, 微波成像技術具有全天時、全天候工作的特點, 在環境保護、災害監測、海洋觀測、資源勘查、精細農業、地質測繪、政府公共決策等方面有著廣泛的套用, 目 前已成為高解析度對地觀測和全球資源管理最重要的手段之一。極化合成孔徑雷達(PolSAR)技術是高解析度微波成像系統從單一的“影像冶獲取向定量化測量工具發展的不可或缺的途徑。與合成孔徑雷達干涉測量系統(InSAR)相似,PolSAR 系統不僅能夠利用影像功率信息, 其通道間的相對相位信息還可以定量地反映目標特性差異,從而在無監督地物分割分類、目標檢測與識別、土壤濕度和生物量等地物參數估計方面存在重要的套用潛力和價值。
極化合成孔徑雷達技術領域的研究涉及電磁矢量散射理論、多通道相干雷達系統及數據處理技術、定量化地物參數反演及套用技術等, 是基礎理論與實驗科學緊密結合併相互促進的典型研究領域之一。受限於目 前國內在極化SAR 基礎理論、系統技術及數據套用等方面相互割裂的研究現狀, 迫切需要系統全面地了解在極化相干系統設計、數據處理及套用等方面的國際領先研究經驗和成果。
本書是一部專門討論極化合成孔徑雷達成像基礎理論、目標的極化特徵模型及特徵量、數據處理方法和多種反演套用算法的學術論著。本書的兩位作者是當前活躍在極化SAR 研究領域的知名學者, 他們具有長期專門從事極化SAR 成像研究的經歷, 是分別為美國國家航空與航天局噴氣推進實驗室(NASA-JPL)和歐洲空間局(ESA)提供技術諮詢服務及數據處理支持的頂尖科學家, 並擁有豐富的教學經驗。
本書著重論述極化SAR 的基本概念、數據處理原則與方法、極化SAR 的典型套用算
法等。該書注重選材的全面與組織架構的簡潔, 強調算法的基本原理與工程實現相結合,
對專門從事極化SAR 數據處理的研究人員而言具有較強的可讀性和可操作性;同時, 本書
採取了電磁散射基礎、統計信號理論、雷達系統等專業知識與極化合成孔徑雷達圖像濾波、地物目標分解分類及參數反演等套用相結合的闡述方法, 從而使本書有望成為一本優秀的電子工程專業研究生教材。在整個翻譯直至出版的過程中, 兩位作者給予了一貫的關注和支持。此外, 中譯本還完成了對原書的勘誤和修訂。在閱讀本書時可以配合使用附錄中提及的極化SAR 數據處理軟體PolSARPro 及極化SAR 樣例數據。
本書中譯本的翻譯組織工作由微波成像技術國家重點實驗室的微波成像新概念、新體
制和新方法研究團隊完成。本團隊自2006 年起開始在國家自然科學基金重大項目(多維
度微波成像基礎理論與關鍵技術60890071)、科技部國際合作項目(先進極化技術林業套用
的研究和論證2008DFA11690、“龍計畫冶二期極化干涉SAR 土地覆蓋及地表形變信息提取
技術5344)及863 項目(面向對象的高可信SAR 處理系統, 2011AA120401)等國家級項目的支持下, 持續開展極化/ 極化干涉基礎理論、數據處理及套用研究, 並直接參與了Pol-SARPro 軟體中算法模組的開發工作。
在兩年多的翻譯過程中, 譯者與兩位作者針對國內研究初步且尚無確定概念的內容和
專業術語進行了多次溝通和深入的探討, 以期最大限度地體現譯文與原文研究水準的一致
性。微波成像技術重點實驗室的王衛延研究員以其極高的熱情與深厚的學術功底對全書
進行了譯審, 幫助譯者完成了中譯本的勘誤, 並得到了作者的確認和一致肯定。參加本書
翻譯的有洪文、李洋、尹嬙以及周勇勝、閆劍、陳琳和王鵬等研究生。本書的翻譯還得到
了中國科學院電子學研究所吳一戎院士、中國林業科學研究院資信所陳爾學研究員等多位
專家的支持和幫助。鑒於譯者的經驗和時間約束, 翻譯過程中難免存在未盡和疏漏之處,
敬請廣大同行和讀者批評指正。
序
1983 年到1988 年期間舉辦的NATO ARWs淤是首次從雷達目標檢測開始對極化雷達遙
感60 年以來曲折的歷史發展脈絡進行詳盡評估的專題討論會。來自西歐、北美、日本和東北亞的120 多位頂尖專家通過純數學建模的方式綜合評估了矢量電磁散射及成像的數學物理方法, 並利用NASA鄄JPL AIRSAR 首次獲取的極化合成孔徑雷達數字圖像對模型原理進行了驗證。
在該階段中缺乏相關的知識普及型教材, 而一系列探索性教材正在醞釀當中。情況於
1992 年有所改變, 該年度的IEEE鄄GRSS IGARSS 會議專門設定了極化分會, 有關極化雷達與極化SAR 的文章數量展現出前所未有的增長趨勢。該分會安排了一系列重要的活動, 其規模相當於一場微型極化專題討論會。我們當時都致力於為先進的極化SAR、極化干涉SAR、多模態SAR 層析及全息影像獲取開發成像算法及工具。期間使用了在1994 年太空梭任務中獲取的優質SIR-C/ X-SAR 極化圖像, 以及不斷增長的機載全極化SAR 系統所獲取的圖像。這些機載系統包括:NASA-JPL 的AIRSAR 系統、CCRS 的Convair C-580 系統、DLR 的E-SAR 系統、ONERA 的RAMSES 系統, 以及CRL(NICT) / NASDA(JAXA)的PiSAR 系統。在此之後, 新教材的出版工作再次陷入了停滯。這主要是因為工作的重點集中在驗證極化成像雷達體制在遙感領域中的套用潛力上, 並轉而推動幾個知識普及型項目, 例如
EU-TMR和EU-RTN 在極化雷達方面的合作、ONR-NICOP 在寬頻干涉感知及監測方面的專題
討論會、近年發展起來的兩年一屆的EUSAR 和ESA-POLINSAR 會議。本書在極化雷達成像
方面極具價值, 而兩位作者為上述工作做出了巨大貢獻, 由此推動了極化雷達成像基礎理論及其套用的不斷發展。
對編輯並出版一本教材的需求已經迫在眉睫。這本教材應簡明且全面地覆蓋雷達、極化SAR 及干涉方面的問題。國際組織接下來優先要做的是利用成功發射的新一代星載全極化SAR 感測器進行感知、成像並監測壓力變化。這三部感測器分別是日本JAXA 於2006 年1 月發射的ALOS-PALSAR(L 波段), 加拿大CSA/ MDA 於2007 年12 月發射的RADARSAT-2(C 波段), 德國DLR/ Astrium 於2007 年6 月發射的TerraSAR-X(X 波段)。儘管目 前使用的星載全極化SAR 感測器可以極大地改進全球影像獲取及地表覆蓋測圖能力, 並在全球變化檢測方面成為了寶貴的工具, 但接下來更為複雜的問題是無法通過單獨部署機載或星載平台來完成實時監測自然災害區域, 以滿足減災套用的需求。由於機載及星載多模式SAR 成像系統還不能完全滿足需求, 接下來必須快速發展重軌差分極化干涉SAR 層析技術, 並盡一切努力來發展載有多波段多模式全極化SAR 感測器的高軌平台。平台應不僅限于軍用, 更應該用於區域性環境災害監測和控制, 並檢測全球變化現象帶來的衝擊。
上述非凡的成就幫助我們逐漸開始了解極化雷達成像, 同時也使我們對一本專門教材的需求變得緊迫起來。這樣一本教材應該足夠簡要, 且能夠全面地綜合基本理論及由數字運算工具輔助的處理算法。由Jong-Sen Lee 和Eric Pottier 撰寫的這本書精準而卓 越地滿足了以上要求, 並且用PolSARpro 工具箱對一系列套用進行了驗證。這是一本非常簡明的教材, 用400 余頁淤覆蓋了從基礎到套用的全部內容, 可以在未來相當長的一段時間內作為可以實際操作的基礎教材。這本教材精選了10 章內容, 其中第1 章對全書進行了詳盡的總結。本書提供的基礎性知識將幫助我們解決那些急迫的任務, 如日益增長的大規模重複性洪水或乾旱所導致的莊稼絕收、火山爆發所引起的全球變化, 以及地震與海震引發的海嘯等。現 在是利用本書所包含的基礎方法去解決這些可怕難題的時候了。
在這裡祝賀本書的兩位作者, 他們的遠見卓識與真誠奉獻匯集成這樣一本姍姍來遲的優秀的極化雷達成像基礎與套用教材。無論是現 在還是未來, 我們的星球都承受著嚴重的環境壓力變化, 而本書在解決上述挑戰時所發揮的作用是無與倫比的。
Wolfgang-Martin Boerner 博士
退休教授
伊利諾伊大學芝加哥分校
