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第1章 城市雷达遥感的意义和现状1

1.1 城市雷达遥感的意义1

1.2 建筑物目标SAR监测研究进展3

1.2.1 建筑物目标散射机理及SAR图像理解3

1.2.2 高分辨率SAR图像建筑物目标提取与三维重建4

1.3 道路目标SAR图像提取研究进展7

1.3.1 SAR图像道路局部检测7

1.3.2 SAR图像道路全局连接10

参考文献12

第2章 城市目标高分辨率SAR图像特征17

2.1 城市高分辨率SAR图像特点17

2.2 建筑物目标高分辨率SAR图像特点19

2.3 建筑物目标SAR图像几何畸变特征21

2.4 建筑物目标的特殊散射及分析25

2.4.1 二次散射及多次散射25

2.4.2 散射中心模型28

2.5 道路目标高分辨率SAR图像特点30

参考文献33

第3章 建筑物目标SAR图像散射特征形成机理分析34

3.1 建筑物目标SAR图像尺度特征分析36

3.1.1 距离向尺度特性分析36

3.1.2 方位向尺度特性分析37

3.1.3 距离向和方位向尺度特性综合分析38

3.2 基于距离向剖面分析的散射特征定量关系模型38

3.2.1 平顶建筑物39

3.2.2 尖顶建筑物43

3.3 建筑物目标SAR图像散射特征方位敏感性分析49

3.3.1 建筑物目标散射特征基元与分解合成方法49

3.3.2 方位角对建筑物目标散射特征基元的影响51

3.3.3 建筑物目标散射特征基元模拟计算55

3.4 遮挡效应对建筑物目标SAR图像散射特征的影响57

3.4.1 建筑物目标叠掩阴影干扰分析57

3.4.2 墙地二次散射遮挡分析59

参考文献62

第4章 建筑物目标高分辨率SAR图像模拟63

4.1 SAR图像模拟方法综述64

4.2 SAR模拟系统构建66

4.2.1 SAR成像几何模型66

4.2.2 目标／场景三维模型67

4.2.3 目标散射模型68

4.3 回波信号模拟69

4.3.1 模拟系统参数初始化70

4.3.2 射线追踪电磁波与目标／场景相互作用71

4.3.3 回波信号属性计算73

4.4 模拟图像生成与散射机制分析75

4.4.1 二维模拟SAR图像生成75

4.4.2 散射单元直方图77

4.4.3 散射中心定位及散射贡献来源分析78

4.4.4 模拟分析示例80

4.5 基于SAR图像模拟的SAR图像理解91

4.5.1 模拟SAR图像与真实SAR图像配准91

4.5.2 图像特征匹配分析与标注93

4.6 基于SAR图像模拟和迭代匹配的建筑物高度反演100

参考文献103

第5章 高分辨率SAR图像预处理方法105

5.1 SAR图像滤波105

5.1.1 传统滤波方法106

5.1.2 基于局部统计特性的自适应滤波算法106

5.1.3 图像滤波效果评价指标109

5.1.4 实验结果与分析109

5.2 恒虚警率阈值分割算法111

5.2.1 目标模型112

5.2.2 杂波模型112

5.2.3 CFAR的检测原理112

5.2.4 概率分布函数选择113

5.2.5 CFAR分割结果及分析119

5.3 K-means聚类及改进方法121

5.3.1 K-means聚类算法121

5.3.2 K-means聚类改进算法122

5.4 基于Gabor纹理特征和FCM的SAR图像建筑物分割124

5.4.1 基于Gabor滤波的纹理特征提取124

5.4.2 FCM聚类与SAR图像分割125

5.5 基于马尔可夫随机场的分割127

5.6 基于离散隐马尔可夫模型的分类133

5.6.1 隐马尔可夫模型133

5.6.2 HMM分类算法的实现140

参考文献144

第6章 高分辨率SAR图像建筑物目标提取与参数反演145

6.1 墙地二次散射特征结构中心线提取方法145

6.1.1 基于形态学细化的骨架提取146

6.1.2 骨架跟踪算法147

6.1.3 建筑物最小外接矩形提取147

6.1.4 基于最小二乘的直线提取148

6.1.5 实验结果与分析148

6.2 基于二次散射特征的建筑物几何参数反演150

6.2.1 建筑物目标二次散射的特点150

6.2.2 二次散射中心距离徙动机制151

6.2.3 考虑二次散射中心距离徙动的建筑物参数反演161

6.3 基于几何模型匹配的SAR图像建筑物高度反演方法165

6.3.1 建筑物SAR成像特征几何模型构建166

6.3.2 基于模型匹配的建筑物高度反演方法168

6.3.3 实验结果与分析174

6.4 双视向SAR图像建筑物目标参数提取方法178

6.4.1 配准方法综述179

6.4.2 城区高分辨率SAR图像手动配准179

6.4.3 基于Hausdorff距离的城区高分辨率SAR图像配准方法186

6.4.4 基于D-S融合的双视向SAR图像建筑物提取194

6.4.5 基于强散射特征模型的双视向SAR图像建筑物高度反演205

参考文献211

第7章 高分辨率SAR图像道路提取方法研究214

7.1 SAR图像道路基元提取方法214

7.1.1 SAR图像线状道路基元提取214

7.1.2 SAR图像带状道路基元提取219

7.2 基于模糊连接度的道路基元分割方法221

7.2.1 模糊连接度理论222

7.2.2 结合FCM分割和ROEWA自动提取种子点222

7.2.3 考虑边缘特征的模糊连接度种子点扩展223

7.2.4 实验结果与分析225

7.3 结合张量投票和Snakes模型的道路半自动提取229

7.3.1 基于Snakes模型的道路半自动提取229

7.3.2 利用张量投票算法定义Snakes模型外部能量231

7.3.3 实验结果与分析235

7.4 基于MRF模型的道路网自动提取239

7.4.1 道路线特征提取239

7.4.2 基于线特征的MRF模型构建242

7.4.3 MRF模型能量函数的建立244

7.4.4 模拟退火法搜索最优道路标记246

7.4.5 实验结果与分析248

参考文献251

第8章 建筑物目标SAR图像自动理解253

8.1 先验知识模型构建254

8.2 基于均值漂移和区域合并的高亮区域提取257

8.2.1 均值漂移的思想257

8.2.2 均值漂移图像分割方法258

8.2.3 分割后区域合并260

8.2.4 图像分割结果262

8.3 候选建筑物目标确定265

8.3.1 初始平行四边形主对角线的确定265

8.3.2 平行四边形相似性判定267

8.4 建筑物三维重建方法270

8.4.1 主墙面图像初始范围的确定271

8.4.2 主墙面图像区域的优化273

8.4.3 建筑物宽度提取及三维重建274

8.4.4 三维重建结果和分析275

8.5 图像标注与理解277

参考文献279

第9章 城市目标与场景高分辨率SAR图像解译标志库281

9.1 知识库与解译标志库简介281

9.2 住宅用地283

9.2.1 高层居民楼283

9.2.2 低层居民楼286

9.2.3 高层居民区287

9.2.4 低层居民区291

9.3 商服用地294

9.3.1 商务区294

9.3.2 办公区301

9.4 工业用地305

9.4.1 厂房仓库305

9.4.2 污水处理厂307

9.4.3 天然气罐309

9.4.4 工业区310

9.5 公共设施用地311

9.5.1 公共服务区311

9.5.2 高速公路316

9.5.3 主干道317

9.5.4 普通公路319

9.5.5 人行天桥319

9.5.6 水桥321

9.5.7 公路桥322

9.5.8 立交桥324

9.5.9 铁路及火车324

9.5.10 港口码头325

9.5.11 机场326

9.5.12 通信电力塔327

9.6 工商综合体327

9.7 城镇或建成区混合体328

9.8 其他城镇或建成区328

参考文献329