27、合成孔径雷达极化技术在海洋与海岸带信息提取中的应用

合成孔径雷达极化技术在海洋与海岸带信息提取中的应用

1. 海岸线提取方法概述

在海岸线提取方面，有研究表明非局部斑点滤波和多极化特征的联合使用，能在复杂场景下提高提取水线轮廓的精度。例如在包含湿地、盐沼、沙丘、沙洲、泥滩和潮间带等不同栖息地的场景中，对C波段全极化Radarsat - 2合成孔径雷达（SAR）图像进行实验，结果显示非局部斑点滤波器和双极化信息的联合组合能提供最佳精度。

2. 海岸线提取的具体步骤

海岸线提取主要基于两个步骤，以下是详细介绍：
- 步骤一：增强海陆分离
- 预处理 ：对极化SAR图像进行预处理，包括校准、使用N×N窗口大小进行空间多视处理以减少斑点噪声、空间地理编码以及生成包含感兴趣区域的子集。
- 引入多极化特征 ：引入多极化特征r，其定义为同极化和交叉极化后向散射幅度的平均乘积，公式如下：
[r = \langle|S_{xx}||S_{xy}|\rangle]
由于海面的交叉极化后向散射可忽略不计，因此海面的r值较低；而陆地由于同极化和交叉极化后向散射的显著贡献，r值较大，具体大小取决于海岸形态，如沙地、岩石、植被、城市或冰等。
- 获取全局阈值 ：使用恒虚警率（CFAR）算法生成一个能清晰区分海陆的二值图像。CFAR是雷达系统中用于在杂波背景下检测目标回波的自适应算法。当处理r时，由于它描述的是一阶布拉格散射表面的散射，在海面上预计呈瑞利分布。根据相关理论，检测阈值$th$与虚警概率$P_{fa}$的关系为：
[P_{f