机载SAR影像地表要素解译试验研究

雷达影像以其全天候、全天时、穿透力强的工作能力,成为当前摄影测量与遥感领域的研究热点,近年来机载SAR系统在国内外得到快速发展和应用。本文介绍了高分辨率多极化机载SAR数据的特点,论述了SAR影像的正射纠正,分析了不同地表要素在机载SAR影像中的成像特点和解译方法,并与光学影像作了对比,得出了基于SAR影像地表要素解译的几点看法。     

面向对象高可信SAR数据精确处理

针对合成孔径雷达（synthetic aperture rdar,SAR）数据在地形地物、森林植被等方面的处理与解译难题,介绍了近年来利用多角度、多波段、多极化、极化干涉等多模态航空航天SAR数据,建立基于散射机理的地物特性知识库,构建地形辐射校正模型、极化干涉处理模型、立体测量模型、基于知识的解译模型等,开发出高分辨率机载极化干涉SAR数据获取系统和SAR影像高性能解译软件系统,实现了精度高、可靠性强、识别类型丰富的SAR影像高可信处理与解译的原理、技术与方法,同时对成果在测绘、林业等行业的应用情况进行了介绍,对研究中存在的问题和解决思路进行了探讨。     

一种基于高分辨率机载SAR的DEM制作方法

在对LiDAR技术生成DEM原理和InSAR成像规律的认知基础上,对获取的山西长治地区的机载高分辨率SAR DSM,利用做剖面图的方法去除人工地物的高程信息,得到了该地区的DEM,为获取高分辨率机载SAR影像的DEM提供了一种可行的方法。     

高分辨率SAR影像调绘研究

在研究雷达成像机理的基础上,利用山西长治地区的高分辨率机载SAR影像,分析影像定位问题,对精度进行简单评价,并对典型地物的成像特点进行详细分析。     

浅谈雷达图像的目视解译

雷达作为一种有源主动式工作的侧视成像系统,图像上所表现出的色调、纹理、形状、阴影等特点与光学影像存在着较大的差异,由于其特殊的成像机理和几何特性,对光学影像某些难以表现的地物要素显示出其特有的优势。了解雷达图像的信息特点和地物目标的散射特性,有助于区分不同的地物目标类型,对典型图像进行分析比对,可有效提高雷达图像地物目标的解译效果。     

基于高分辨率机载SAR数据的试验研究

主要研究了高分辨率机载SAR数据运用于测绘试验的可行性,提出数据处理的关键流程,诸如数据获取、成像处理、预处理、几何处理、融合处理,以及可供提取的最基本的制图要素,诸如道路、铁路、水系、植被、耕地和居民地,并进行了精度评估,最后对地形图更新,提取变化信息。试验结果初步表明高分辨率、高成像质量的机载SAR影像数据应用于测绘领域是可行的。可以看出高分辨率机载SAR影像的应用得到了比较满意的结果。     

高分辨率、多时相SAR图像数据集的构建

近20年来,SAR图像理解与信息反演是一个得到广泛、深入研究的世界性难题。即使在高分辨率条件下,由于相干斑噪声、结构极度敏感性、几何畸变、成像系统干扰等原因,SAR图像的高可信解译依然非常困难。SAR测试样本数据集是发展SAR图像解译与目标认知技术的基础与支撑。但SAR数据集并不是各种SAR数据的简单收集,而是要根据研究内容的需要,制定试验方案,科学地选择样本并进行样本真值标注,并且尽可能收集各种多源辅助数据以相互验证。笔者以上海交通大学闵行校区为场景,构建了一个以高分辨率、多时相SAR图像为主的试验数据集,其由高分辨率SAR数据、地表真值标注、多源辅助数据3个主要的部分组成。笔者认为,该数据集的构建能够为高分辨率SAR图像解译、信息反演和目标识别提供高可信的、实时的、丰富的地表和目标真值信息,能够促进这些研究和相关测试工作的进展。     

多特征加权融合的高分SAR影像建筑区提取方法

机载SAR影像分辨率的不断提高使得图像纹理信息更加丰富,对地物分类和提取具有重要意义。针对建筑区的纹理特点,该文提出了一种综合统计和结构多特征加权融合的建筑区提取方法。分别采用经典的灰度共生矩阵方法提取统计纹理特征和采用变差函数方法提取结构纹理特征,并考虑方向信息;然后利用提出的巴士距离特征权值计算方法,将所选特征进行加权融合;利用K均值聚类算法对融合后的特征图像进行非监督分类,对分类图像进行后处理并提取外部轮廓。以国产机载P波段全极化SAR影像为数据源进行了实验,并对结果进行了定量分析,表明该方法能够高精度地有效提取高分辨率机载SAR影像中的建筑区。     

高分辨率机载SAR影像抑制噪声算法比较研究

SAR影像噪声抑制一直是学术界重要的研究课题,SAR影像由于其自身的成像原理不可避免地存在着斑点噪声,极大地干扰了地物信息的检测、分类和识别,影响SAR影像的解译和地物信息的判读。因此,进行噪声抑制处理具有重要的现实意义。本文介绍了四种高效的SAR影像抑制噪声的算法,针对这几种降噪算法进行了对比试验,并通过定量的评价指标来分析并验证这四种降噪算法在抑制斑点噪声的同时保持影像边缘细节的能力。结果显示:空间域均值滤波和自适应中值滤波纹理特征保持能力强,处理之后的SAR影像更清晰,而频率域滤波算法抑制噪声能力虽强但纹理特征保持能力弱,处理之后的SAR影像会丢失地物特征信息,清晰度会降低。综合分析表明,自适应中值滤波对机载SAR影像噪声抑制作用要优于其他三种滤波算法。     

PolSAR数据在矿山遥感监测中的可行性研究

随着极化合成孔径雷达系统的发展,Pol SAR数据在各个领域得到了广泛的应用。本文研究了Pol SAR数据在矿山监测领域的可行性。首先对Pol SAR数据进行滤波去噪等预处理;然后介绍了适合矿山地物分类的Cloude特征向量分解和Freeman分解方法,在极化分解的基础上采用了一种结合散射熵和Freeman分解的Wishart分类方法进行分类,最终得到矿山监测地物的分类图,并通过人工解译的方式对分类后的图像信息进行归类并建立数据库,得到矿山地区的地物分类图。以机载Pol SAR数据为例,得到了较好的实验结果。     

深度学习在光学和SAR影像融合研究进展

遥感影像融合作为影像处理领域中最具有挑战的工作,一直是学术界研究的热点。合成孔径雷达SAR（Synthetic Aperture Radar）具备全天时、全天候、穿透云雾等多种特点,却因存在相干斑噪声等问题,使得影像难以解译。相比之下,光学影像可以反映地物的光谱和空间信息,易于解译,但容易受到云雾干扰,造成信息丢失,将光学与SAR影像数据融合可以实现不同类型传感器成像之间的信息互补,能够更好地为后续的影像分析与解译提供方便。本文首先对光学和SAR影像融合进行了系统性回顾,包括传统融合方法和基于深度学习方法在影像融合方面的最新工作,重点阐述了卷积神经网络CNN（Convolutional Neural Network）、生成式对抗网络GAN（Generative Adversarial Networks）等框架在光学和SAR影像融合中的进展;然后总结了光学和SAR影像融合在深度学习领域开发的数据集,并做了简单介绍和说明;最后,从数据集、时间序列影像融合、融合评价体系和算法轻量化等4个方面对光学和SAR影像融合的未来发展趋势进行了展望。     

SAR image classification based on its texture features

SAR images not only have the characteristics of all-ay, all-eather, but also provide object information which is different from visible and infrared sensors. However, SAR images have some faults, such as more speckles and fewer bands. The authors conducted the experiments of texture statistics analysis on SAR image features in order to improve the accuracy of SAR image interpretation. It is found that the texture analysis is an effective method for improving the accuracy of the SAR image interpretation.     

SAR image classification based on its texture features

SAR images not only have the characteristics of all-ay, all-eather, but also provide object infor-mation which is different from visible and infrared sensors. However, SAR images have some faults, such as more speckles and fewer bands. The au-thors conducted the experiments of texture statistics analysis on SAR im-age features in order to improve the accuracy of SAR image interpretation.It is found that the texture analysis is an effective method for improving the accuracy of the SAR image interpreta-tion.     

星载SAR影像解译研究——以横断山脉地区为例

雷达遥感具有全天时、全天候的特点,在测绘中能够很好地弥补光学遥感的不足。随着SAR技术的不断发展,雷达影像得到了广泛的应用。然而受SAR相干侧视成像机制的影响,山区SAR影像的判读解译依然面临着巨大的挑战,制约着SAR在高山区测图、土地利用、地表覆盖等制图中的应用。本文以横断山脉地区为例,综合利用TerraSAR高分辨率升降轨影像,运用影像融合和镶嵌技术,结合实地调绘成果,对山区高分辨率星载SAR影像判读解译进行了深入研究,并最终形成了一套高效、可靠的解译流程。该判读解译流程对山区SAR影像在高山区测图、土地利用、土地覆盖制图中应用的推广具有重要的意义。     

机载合成孔径雷达影像与航片判绘的对比研究

遥感影像判绘是提取影像上有用地物信息的一种基本方法。本文分别介绍了航空摄影像片和机载合成孔径雷达影像判绘的主要内容。并利用同一地区大致同一时相的航片和机载SAR影像分别进行了判绘,比较分析了两类影像资料用于判绘的各自特点。     

玉树地震灾情SAR遥感监测与信息服务系统

在玉树地震中,中国首套自主知识产权的机载多波段多极化干涉SAR测图系统,发挥全天时主动遥感的优势,成功服务于抗震救灾中。依据玉树地震灾情综合地理信息监测与评估工作,着重探讨SAR遥感影像用于地震灾情监测与评估中的处理方法和技术路线,研究制定了地震灾区灾情综合地理信息监测指标,通过快速几何处理、快速变化信息提取、快速目标判读和灾害空间危险性评估,实现了玉树地震震区灾情综合地理信息的解译、制图和统计评估。在此基础上,开发了玉树地震灾情综合地理信息服务系统,实现了灾情监测信息的综合管理、可视化查询和统计分析。     

全极化SAR数据在地表覆盖/利用监测中的应用

SIR-C/X-SAR是运行在地球轨道上的第一个多波段(L、C、X)全极化(HH、VV、VH和HV)成像雷达系统,该系统具有极化测量和干涉测量功能。全极化雷达测量每一个像元的全散射矩阵,所获取的信息非常丰富。但是,由于这些极化合成图像具有较高的相关性,导致了图像信息提取精度的降低。本文基于新疆和田地区的SIR-CL波段全极化雷达数据,利用全散射矩阵的特点合成了HH-VV极化相关图像、极化度图像、目标增强图像和相位差图像。这些图像相关性小,地表覆盖信息丰富,提高了全极化SAR数据在实验区信息提取的准确度。     

Evaluation of image fusion methods using PALSAR,RADARSAT-1 and SPOT images for land use/ land cover classification

This research aimed to explore the fusion of multispectral optical SPOT data with microwave L-band ALOS PALSAR and C-band RADARSAT-1 data for a detailed land use/cover mapping to find out the individual contributions of different wavelengths. Many fusion approaches have been implemented and analyzed for various applications using different remote sensing images. However, the fusion methods have conflict in the context of land use/cover (LULC) mapping using optical and synthetic aperture radar (SAR) images together. In this research two SAR images ALOS PALSAR and RADARSAT-1 were fused with SPOT data. Although, both SAR data were gathered in same polarization, and had same ground resolution, they differ in wavelengths. As different data fusion methods, intensity hue saturation (IHS), principal component analysis, discrete wavelet transformation, high pass frequency (HPF), and Ehlers, were performed and compared. For the quality analyses, visual interpretation was applied as a qualitative analysis, and spectral quality metrics of the fused images, such as correlation coefficient (CC) and universal image quality index (UIQI) were applied as a quantitative analysis. Furthermore, multispectral SPOT image and SAR fused images were classified with Maximum Likelihood Classification (MLC) method for the evaluation of their efficiencies. Ehlers gave the best score in the quality analysis and for the accuracy of LULC on LULC mapping of PALSAR and RADARSAT images. The results showed that the HPF method is in the second place with an increased thematic mapping accuracy. IHS had the worse results in all analyses. Overall, it is indicated that Ehlers method is a powerful technique to improve the LULC classification.     

一种从SAR影像到光学影像的翻译方法

光学传感器在夜晚和云雨天气难以成像,合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）虽然能够全天时、全天候工作,但其成像难以理解,对此提出利用SAR影像翻译为光学影像的新思路来弥补二者的缺陷。给出了遥感影像翻译定义,提出一套包含图像理解、目标转换等环节的影像翻译技术流程。通过支持向量机分类、种子填充和基于样本的纹理合成算法等手段实现SAR影像典型目标向光学影像的转换与表达。最后,利用该方法实现了ENVISAT-ASAR转换为Landsat TM,ALOS PALSAR转换为GeoEye的两类影像翻译,并利用SAR影像翻译结果修补光学影像空缺。影像翻译和补缺实验证明了SAR影像翻译为光学影像的可行性和有效性。