全极化探地雷达多极化数据融合分析研究

薛策文 冯 晅 李晓天 梁文婧 周皓秋 王 颖

①(吉林大学地球探测科学与技术学院 长春 130026)

②(地球信息探测仪器教育部重点实验室(吉林大学) 长春 130026)

③(近地面探测技术重点实验室 无锡 214035)

④(吉林大学国家发展与安全研究所 长春 130012)

1 引言

探地雷达(Ground Penetrating Radar,GPR)是一种无损的利用电磁波传播来探测地下的地球物理方法，其已经在工程[1]、考古[2]、水文[3]、地雷探测[4]、极地及冰层探测[5]、星球探测[6]等领域有了广泛的应用。大部分传统的商业探地雷达只能测量共极化数据(VV)，而全极化探地雷达(Full-Polarimetric GPR,FP-GPR)不但可以获得共极化数据VV和HH，还可以获得交叉极化数据VH。目标体通过极化散射机制不同可以分为单次散射目标体、二次散射目标体和体散射目标体。目前FP-GPR数据处理大体可以分为两个方面，一种是极化分解方法，它是通过遥感极化分析手段结合FP-GPR数据进行处理。例如，Pauli分解技术结合偏移处理[7]，H-α分解结合偏移处理[8]，Freeman分解结合3D偏移成像[9]。另一种就是数据融合方法，将VV,HH,VH 3种图像进行图像融合，使融合后图像具备VV,HH,VH的所有特点，再用传统探地雷达处理方法进行处理，得到分辨率更高更好的地下目标体图像。

图像融合是综合来自不同传感器的同一目标的图像信息，通过对多幅图像信息的提取和综合，从而获得对同一目标的准确全面可靠的图像描述[10]。Daily等人[11]首次将雷达图像和陆地卫星图像融合到一起并应用于地质探测上。最近20年，图像融合已经应用于智能机器人、医学、遥感等方面[12—14]。例如，Ding等人[15]提出了一种基于高斯过程模型的多传感器数据融合方法来进行复杂的表面测量；……