船舶目标SAR成像原理

研究船只目标SAR成像机理有助于了解船只在SAR影像中的表现形式，对SAR船只检测和类型识别方法的研究具有重要的指导意义。船只的SAR成像受多方面因素的影响：①SAR系统参数，包括传感器类型、入射角、极化方式等；②船只参数，包括船只的上层建筑结构和材料；③风、浪、流等环境因素。

就SAR系统参数而言，不同的传感器具有不同的成像模式，不同的成像模式对应着不同的分辨率，使得船只在SAR图像中的表现形式也各不相同；而不同的入射角和极化方式对船只和海杂波的反射能量有很大影响，通常，HH极化下可以获得很好的船海对比度，HV极化下海杂波回波能量最小，而VV极化的海杂波能量高于HH极化方式（Touzi，1999）。

就船只参数而言，大多数船只由金属材料构成，对于雷达波而言是强散射体，其后向散射的能量高；而海面相较于雷达波长而言比较平坦，是弱散射体，其后向散射能量低，因而在SAR图像中，船只往往表现为暗背景下的亮像素。另外，船只由于结构复杂，其散射机制主要有单次散射、偶次散射和多次散射，其中，单次散射主要由船只的平面结构，如甲板引起；偶次散射主要由船只的甲板及其上层建筑形成的二面角、船舷与海面形成的二面角引起；多次散射主要由船只的复杂结构引起，当雷达波照射到船体表面，一部分直接返回SAR传感器，另一部分在船体的复杂结构间来回反射后才返回SAR传感器（Sun等，2012；Xing等，2014；Sugimoto等，2013）。海面和船只的散射机制如图2.40所示。(www.xing528.com)

图2.40　海面和船只的散射机制

就海况因素而言，海况越高，海浪越大，海面的后向散射回波能量甚至可能高于船只的后向散射能量，这种情况直接导致船海对比度不高，使得SAR船只检测变得困难。