دراسة استخراج وتصنيف ميزات تشتت SAR ثنائية الاستقطاب لمنطقة المحاصيل الزراعية باستخدام التحويل الدوراني

  • role: First author第一作者
  • Affiliation:

    School of Civil Engineering, Xiangtan University, Xiangtan 411105, China

  • Email:xtuhwt@xtu.edu.cn
  • Introduction:SARE-mail xtuhwt@xtu.edu.cn
HAN Wentao1,  
  • Affiliation:

    School of Civil Engineering, Xiangtan University, Xiangtan 411105, China

WANG Mingxu1,  
  • Affiliation:

    Xiangtan Survey and Design Institute, Xiangtan 411105, China

CHEN Shulu2,  
  • Affiliation:

    College of Oceanography and Space Informatics, China University of Petroleum, Qingdao 266580, China

GAO Han3,  
  • Affiliation:

    School of Geosciences and Info‑Physics, Central South University, Changsha 410083, China

WANG Changcheng4,  
  • Affiliation:

    School of Geosciences and Info‑Physics, Central South University, Changsha 410083, China

ZHU Jianjun4

ملخص

يتمتع رادار الفتحة التركيبية المستقطب (SAR) بمزاياه في العمل على مدار الساعة وتحت كل الظروف الجوية، وله دور مهم في تصنيف المحاصيل. حالياً، يعد بناء العلاقة بين ميزات تفكيك الاستقطاب والتنوعات الزراعية باستخدام طرق التعلم الآلي طريقًا مهمًا لتحقيق تصنيف SAR المستقطب. إلا أن طرق التفكيك ثنائية الاستقطاب الحالية تعتمد في الغالب على نماذج تشتت ثابتة، مما يسمح بالحصول فقط على ميزات تشتت متقطعة، ويحد من الوصف الدقيق للمعلومات المعقدة لتشتت المحاصيل. لذلك، تقترح هذه الورقة طريقة استخراج ميزات تشتت SAR ثنائية الاستقطاب تستند إلى التحويل الدوراني، حيث تستخدم هذه الطريقة متغيرين مستقطبين لتمثيل الفضاء ثنائي الاستقطاب لبناء متجه دوران، ويمكن الحصول على ميزات تشتت مستمرة ضخمة من خلال الإسقاط المستمر لمصفوفة المراقبة على متجه الدوران، مما يعكس بشكل أكثر شمولية ميزات التشتت للمحاصيل المختلفة ويعزز التمايز بين الفئات. اختيرت منطقتان زراعيتان تجريبيتان في مدينة جينتشانغ بمقاطعة قانسو الصينية وولاية كاليفورنيا الأمريكية لإجراء التجارب. أظهرت النتائج التجريبية أنه مقارنة بطرق التفكيك ثنائية الاستقطاب الحالية، حققت الطريقة الجديدة دقة تصنيف تصل إلى 96.10% في منطقة جينتشانغ التجريبية، بزيادة 4.73% و2.23% و2.83% مقارنة بمصفوفة C2، وتفكيك ستوكس، وتفكيك كلود؛ وفي منطقة كاليفورنيا التجريبية، بلغت دقة التصنيف 93.01%، مع تحسن بنسبة 5.07% و3.19% و3.13% على الترتيب مقارنة بالطرق المذكورة أعلاه، مما يثبت أن الطريقة المقترحة تتمتع بتحسن أداء تصنيفي مستقر في مشاهد زراعية مختلفة.

مفهوم

SAR ثنائي الاستقطاب; ميزات التشتت المستمرة; تصنيف المحاصيل الزراعية; التحويل الدوراني

References

  1. 1.
    Aires U R V, Martins V S, Ferreira L B, Huang Y, Heintzman L and Ouyang Y. 2025. Impact of sampling techniques on crop type mapping using multi-temporal composites from Harmonized Landsat-Sentinel images. Computers and Electronics in Agriculture, 237(Part B): 110676
  2. 2.
    Cao Z Y. 2022. Polarization information reconstruction based on deep learning. Beijing: Beijing University of Chemical Technology
  3. 3.
    Chen J, Liu T Y, Shi Q, Dong J W and Chen Y. 2025. Early-season crop classification: recent developments and prospects. National Remote Sensing Bulletin, 29(6): 1890-1900
  4. 4.
    Chen Q H, Liu X G and Chen Q. 2014. An integrated multi-feature segmentation method for fully polarimetric SAR images. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 39(12): 1419-1424
  5. 5.
    Chen S W, Li Y Z, Wang X S and Xiao S P. 2017. Polarimetric SAR target scattering interpretation in rotation domain: theory and application. Journal of Radars, 6(5): 442-455
  6. 6.
    Chen S W, Wang X S, Xiao S P and Sato M. 2014. General polarimetric model-based decomposition for coherency matrix. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 52(3): 1843-1855
  7. 7.
    Cloude S R. 2007. The dual polarization entropy/alpha decomposition: a PALSAR case study. Science and Applications of SAR Polarimetry and Polarimetric Interferometry. Frascati: European Space Agency: 2
  8. 8.
    Cloude S R and Pottier E. 1997. An entropy based classification scheme for land applications of polarimetric SAR. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 35(1): 68-78
  9. 9.
    Freeman A. 2007. Fitting a two-component scattering model to polarimetric SAR data from forests. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 45(8): 2583-2592
  10. 10.
    Freeman A and Durden S L. 1998. A three-component scattering model for polarimetric SAR data. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 36(3): 963-973
  11. 11.
    Han W T, Fu H Q, Zhu J J, Zhang S R, Xie Q H and Hu J. 2023. A polarimetric projection-based scattering characteristics extraction tool and its application to PolSAR image classification. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 202: 314-333
  12. 12.
    Han W T, Zhou C, Zhu J J, Fu H Q, Xie Q H, Hu J, Wang C C and Gao H. 2025. Research progress and prospects of polarimetric SAR decomposition. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 50(8): 1498-1516
  13. 13.
    Huynen J R. 1970. Phenomenological theory of radar targets. Delft: Delft University of Technology
  14. 14.
    Ji K F and Wu Y R. 2015. Scattering mechanism extraction by a modified Cloude-Pottier decomposition for dual polarization SAR. Remote Sensing, 7(6): 7447-7470
  15. 15.
    Krizhevsky A, Sutskever I and Hinton G. 2012. ImageNet classification with deep convolutional neural networks. In: Proceedings of the 25th International Conference on Neural Information Processing Systems. Lake Tahoe, Nevada: ACM
  16. 16.
    Lee J S and Pottier E. 2009. Polarimetric radar imaging: from basics to applications. Boca Raton: CRC Press
  17. 17.
    Li D, Zhang Y and Liang L. 2020. A mathematical extension to the general four-component scattering power decomposition with unitary transformation of coherency matrix. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 58(11): 7772-7789
  18. 18.
    Li H Z, Wang C, Zhang H and Liu L. 2012. A unified three-component scattering model for polarimetric coherent target decomposition. International Journal of Remote Sensing, 33(9): 2868-2891
  19. 19.
    Li Y, Yang J F, Zhang H S, Li G and Chen J. 2024. Review of the studies on remote sensing classification based on polarimetric Synthetic Aperture Radar. National Remote Sensing Bulletin, 28(8): 1835-1853
  20. 20.
    Mascolo L, Cloude S R and Lopez-Sanchez J M. 2022. Model-based decomposition of dual-pol SAR data: application to Sentinel-1. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 60: 5220119
  21. 21.
    Shen M H. 2020. Research on coastal zone land cover classification method based on multi-temporal remote sensing. Qingdao: China University of Petroleum (East China)
  22. 22.
    Shi L, Sun W D, Yang L, Yang J, Zhao L L, Li P X and Liu Y B. 2025. Evaluation of radiometric and polarimetric errors in the LT-1A satellite data based on tropical forests in the Amazon. Journal of Radars, 14(2): 405-423
  23. 23.
    Sun W D, Du X L, Yang J, Shi L, Li M Y, Zhao L L and Hu C. 2025. Reconstruction of full-polarimetric SAR data based on dual-polarimetric observations from the LT-1 Satellite. National Remote Sensing Bulletin, 29(11): 3109-3123
  24. 24.
    Wang S L, Qiu Y, Zhao C B, Zou J X and Wang C F. 2025. eDPRF: Efficient differentially private random forest training algorithm. Journal of Software, 36(7): 2929-2946
  25. 25.
    Wang T T. 2024. Research on polarimetric SAR target decomposition method based on scattering matrix optimization. Xi'an: Xidian University
  26. 26.
    Wu Y H, Ji K F and Yu W X. 2008. Comparison of classification performance of full-, dual- and single-polarization SAR images using SVM. Journal of Remote Sensing, (1): 46-53
  27. 27.
    Wu Y R. 2013. The concept of multidimensional synthetic aperture radar imaging. Journal of Radars, 2(2): 135-142
  28. 28.
    Xiang D L, Xie Y Z, Cheng J D, Xu Y H, Zhang H and Zheng Y P. 2022. Optical and SAR image registration based on feature decoupling network. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 60: 1-13
  29. 29.
    Xu F, Wang H P and Jin Y Q. 2017. Application of deep learning to SAR target recognition and terrain classification. Journal of Radars, 6(2): 136-148
  30. 30.
    Yamaguchi Y, Moriyama T, Ishido M and Yamada H. 2005. Four-component scattering model for polarimetric SAR image decomposition. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 43(8): 1699–1706
  31. 31.
    Yang J, Xiong T and Peng Y N. 2006. Polarimetric SAR image classification by using generalized optimization of polarimetric contrast enhancement. International Journal of Remote Sensing, 27(16): 3413-3424
  32. 32.
    Yu F H, Bai J C, Fang J Y, Guo S E, Zhu S F and Xu T Y. 2024. Integration of a parameter combination discriminator improves the accuracy of chlorophyll inversion from spectral imaging of rice. Agriculture Communications, 2(3): 100055
  33. 33.
    Zhang B, Perrie W, Li X F and Pichel W G. 2011. Mapping sea surface oil slicks using RADARSAT-2 quad-polarization SAR image. Geophysical Research Letters, 38: L10602
  34. 34.
    Zhang L M. 2010. Research on feature extraction and detection of man-made target using polarimetric SAR images. Harbin: Harbin Institute of Technology

قراءة النص الكامل

The above content is generated by Large Model Translation. The translated content is for reference only. We do not assume any commercial or legal responsibilty for any consequences arising from the use of our website