宽视场遥感相机像移速度模型及补偿策略

宽视场遥感相机在轨成像期间,受地球自转、卫星颤振、姿态机动等因素影响而产生像移,导致成像质量降低。为此,提出了一种适用于宽视场遥感相机的像移速度模型,并考虑了离轴角对计算精度的影响,推导了离轴三反相机像移速度和偏流角解析式。以某卫星为例,仿真分析了3种典型成像模式下像移速度和偏流角在焦面的分布情况,仿真结果与定性分析结果一致,验证了像移速度模型的正确性。在此基础上,针对侧摆兼具俯仰成像模式,提出了相应的像移补偿策略。补偿效果表明,卫星侧摆35°兼具俯仰35°成像时,采用全局优化偏流角匹配策略能保证整个焦面区域的调制传递函数（modulation transfer function,MTF）均大于0.95（16级）;采用局部优化偏流角匹配策略能保证焦面重点观测目标的MTF大于0.95（96级）;采用提出的像移速度匹配策略在分11组调节行周期情况下,能保证整个焦面区域的MTF均大于0.95（16级）。仿真结果表明,提出的像移补偿策略能有效解决侧摆兼具俯仰成像时的像质下降问题,可为宽视场遥感相机像移补偿提供可靠依据。     

超宽带SAR大测绘带成像的运动补偿技术研究

与高波段窄带SAR相比,UWB SAR孔径长,多普勒调频率有较大不同.针对UWB SAR中多普勒调频率的不同形式,研究了一种大测绘带条件下UWB SAR的运动补偿方法,即通过直线拟合求出不同距离单元内的多普勒调频率,然后,不再进行运动参数分离,而是直接进行运动补偿.实测数据处理结果验证了该方法的有效性.     

相位误差、位置误差和灰度误差三者关系及SAR原始图像像元不确定性

由于SAR遥感的独特优势，使它得到了广泛的应用。因此，对SAR图像的不确定性研究也越来越必要和迫切了。针对数据分析方法的不足，该文着重从机理的角度探讨SAR原始像元的不确定性。相位误差、位置误差和灰度误差三者关系、各种误差分类和综合以及这些误差对SAR原始像元不确定性作用等问题往往是困扰从机理角度对SAR图像不确定性研究的主要障碍，该文重点讨论这些问题。     

相位误差、位置误差和灰度误差三者关系及SAR原始图像像元不确定性

由于SAR遥感的独特优势，使它得到了广泛的应用。因此，对SAR图像的不确定性研究也越来越必要和迫切了。针对数据分析方法的不足，该文着重从机理的角度探讨SAR原始像元的不确定性。相位误差、位置误差和灰度误差三者关系、各种误差分类和综合以及这些误差对SAR原始像元不确定性作用等问题往往是困扰从机理角度对SAR图像不确定性研究的主要障碍，该文重点讨论这些问题。     

基于混合Gamma拖尾Rayleigh分布的高分辨SAR图像建模

针对已有统计模型无法精确刻画高分辨率SAR（Synthetic Aperture Radar合成孔径雷达）图像的统计特征的问题,本文提出一种基于乘积模型的统计模型称为混合Gamma拖尾Rayleigh分布模型。在该模型中,我们利用拖尾Rayleigh分布对相干斑进行建模,使模型可以精确拟合高分辨率SAR图像相干斑的尖峰和厚尾的特征;同时我们引入混合Gamma分布对高分辨SAR图像RCS（Radar Cross Section雷达散射截面积）复杂起伏特性进行表征。基于梅林变换,我们推导出混合Gamma拖尾Rayleigh分布对数累计量参数估计公式,提高参数估计精度,从而实现对高分辨率SAR图像的精确建模。最后我们通过真实SAR图像对本文提出的模型与已有模型进行比较。试验结果表明,本文提出的模型能够对不同的高分辨率SAR图像进行统计建模,并且具有较高的拟合精度。     

ENVISAT ASAR重轨INSAR用于东南极冰盖格罗夫山角峰地区冰流探测的初步结果

由于可以探测到视线向的微小形变量，重复轨道雷达干涉测量（INSAR）成为探测极地冰流的有效手段。基于ERS-1／2SAR影像的INSAR已经成功获取了南北极许多地区的冰流信息。采用最新的ENVISAT ASAR影像，利用干涉方法获得了东南极内陆格罗夫山地区的首幅ASAR干涉条纹图（其中包括地形信息和冰流信息）。其与利用该地区1996年ERS-1和JERS-1数据所获得的干涉条纹进行对比表明，在格罗夫山角峰群内分布有两个冰流子系统，且状态较为稳定，ENVISAT ASAR数据在冰盖干涉测量方面具有良好的性能和应用潜力。     

Topography-dependent motion compensation for repeat-pass interferometric SAR systems

This letter presents a new motion compensation algorithm to process airborne interferometric repeat-pass synthetic aperture radar (SAR) data. It accommodates topography variations during SAR data processing, using an external digital elevation model. The proposed approach avoids phase artifacts, azimuth coregistration errors, and impulse response degradation, which usually appear due to the assumption of a constant reference height during motion compensation. It accurately modifies phase history of all targets before azimuth compression, resulting in an enhanced image quality. Airborne L-band repeat-pass interferometric data of the German Aerospace Center experimental airborne SAR (E-SAR) is used to validate the algorithm.     

SAR影像与光学影像的高斯伽玛型边缘强度特征匹配法

提出了一种基于影像边缘强度图描述的SAR影像与光学影像匹配方法。首先对影像进行粗纠正,消除影像之间的尺度和旋转变化;其次,改进相位一致性特征检测方法,提取对影像相干斑噪声稳健的特征点;然后基于高斯伽玛型双边窗口比值算子计算影像边缘强度图,在此基础上构造不变特征描述符;最后联合几何约束条件,实现SAR影像与光学影像匹配。试验结果证明,与现有方法相比,本文方法能够大幅提高SAR影像与光学影像匹配结果中的正确匹配特征数量以及影像配准精度。     

Accuracy of differential shift estimation by correlation and split-bandwidth interferometry for wideband and delta-k SAR systems

Estimation of differential shift of image elements between two synthetic aperture radar (SAR) images is the basis for many applications, like digital elevation model generation or ground motion mapping. The shift measurement can be done nonambiguously on the macro scale at an accuracy depending on the range resolution of the system or on the micro scale by employing interferometric methods. The latter suffers from phase cycle ambiguities and requires phase unwrapping. Modern wideband high-resolution SAR systems boast resolutions as small as a few tens of a wavelength. If sufficiently many samples are used for macro-scale shift estimation, the accuracy can be increased to a small fraction of a resolution cell and even in the order of a wavelength. Then, accurate absolute ranging becomes precise enough to support phase unwrapping or even make it obsolete. This letter establishes a few fundamental equations on the accuracy bounds of shift estimation accuracy for several algorithms: coherent speckle correlation, incoherent speckle correlation, split-band interferometry, a multifrequency approach, and correlation of point scatterers in clutter. It is shown that the performance of split-band interferometry is close to the Crame/spl acute/r-Rao bound for a broad variety of bandwidth ratios. Based on these findings, Delta-k systems are proposed to best take advantage of the available radar bandwidth.     

基于影像模拟的SAR几何校正准自动方法

合成孔径雷达影像的几何校正是许多微波遥感应用中必须解决的问题，当无法获得准确的轨道数据时，这个问题变得非常困难。本文提出了利用合成孔径雷达模拟影像进行准确的几何校正的原理及方法，并以RADARSAT SAR影像进行了实验。该方法利用不准确的轨道数据及数字高程模型生成模拟的SAR影像，用影像匹配的方法自动获取模拟影像与真实影像之间同名点的坐标差值，而这个差值信息正好提供了对不准确轨道数据的控制。本方法无须地面控制点，并基本上可以自动进行，是解决目前SAR几何校正问题的有效方法。     

Modeling SAR Images by Using a Pathway Model

Statistical modeling of SAR images is one of the important problems in SAR image interpretation. Several types of theoretical models have been used for modeling various SAR data, most of them being highly effective for some particular land-cover typologies. The K-distribution has been used as a flexible tool for the modeling of SAR data over the non-homogeneous areas. In this paper, we examine a q-analogue of the gamma model. The new parameter q makes the density function very flexible for modeling purposes. This q-analogue also produces an extension of the K-distribution. The performance of the extended K model is tested on high-resolution X-band SAR image and compared the result with respect to the K-distribution.     

利用SVM的全极化、双极化与单极化SAR图像分类性能的比较

支持向量机(SVM)以其在小训练样本时良好的分类性能,目前已广泛应用于多个领域.本文在极化SAR图像特征提取基础上,将SVM应用于极化SAR图像分类,定性和定量地比较了全极化、双极化和单极化SAR图像的分类性能,分析了不同的极化组合对分类结果的影响,并根据地物极化散射特性分析了分类精度差异的成因.实测极化SAR数据的实验结果表明,全极化数据能获得最好的分类性能,双极化次之,单极化最低,且在某些情况下,双极化与全极化分类性能接近.     

Comparison of Topography- and Aperture-Dependent Motion Compensation Algorithms for Airborne SAR

This letter presents a comparison between three Fourier-based motion compensation (MoCo) algorithms for airborne synthetic aperture radar (SAR) systems. These algorithms circumvent the limitations of conventional MoCo, namely the assumption of a reference height and the beam-center approximation. All these approaches rely on the inherent time-frequency relation in SAR systems but exploit it differently, with the consequent differences in accuracy and computational burden. After a brief overview of the three approaches, the performance of each algorithm is analyzed with respect to azimuthal topography accommodation, angle accommodation, and maximum frequency of track deviations with which the algorithm can cope. Also, an analysis on the computational complexity is presented. Quantitative results are shown using real data acquired by the Experimental SAR system of the German Aerospace Center (DLR).     

新型SAR对地环境观测

合成孔径雷达(SAR)系统在对地观测中具有全天时全天候的独特优势。近十几年来,多模式、多角度、多维度、大幅宽、高分辨率、多基协同等SAR技术的问世,代表着新型SAR观测时代的到来。为对这一SAR发展阶段的特点和能力进行分析,本文首先介绍了新型SAR系统观测能力的发展,包括如何获取大范围、多时相、多层次SAR综合对地观测数据及实现月基SAR等观测技术;然后,总结了杂交介质建模、时频分解、深度学习、压缩感知等新型信息提取方法在SAR领域发挥的作用;最后,介绍了新型SAR在城市管理、植被调查、极地与海洋测绘以及灾害监测等领域的研究进展,旨在推动SAR观测技术在测绘领域更广泛而深入的应用。     

影像融合技术应用于地表分类之探讨

本论文尝试讨论两个主题：主题一为利用主成分分析PCA方法应用于像元阶层资料融合技术的研究。主题二为应用Dempster-Shafer evidence theory方法于特征阶层数据融合技术的研究。在第一个主题中，由于合成孔径雷达的数据具有全偏极特性，在此选取了对植被较为敏感的HV极化合成孔径雷达数据，与具有光谱特性的光学SPOT数据做数据融合处理以利接下来的地物分类。首先，本研究利用小波转换技术来滤除合成孔径雷达斑驳噪声，在接下来融合步骤中，主成分分析出来的第一部分（PCI）是用做完滤除噪声后的合成孔径雷达取代，在数据融合后，进行地物分类是采用最大似然法来分类融合影像。在第二个主题中，利用全偏极雷达数据的极化特性结合SPOT数据的光谱特性，其主要目的是为了增加分类的精确度。首先使用李式滤波器滤除全偏极雷达数据噪声，接下来同样是使用采用最大似然法来分类融合影像，（不同的在于全偏极雷达影像使用Wishart几率分布，在光学影像采用multivariate Gaussian几率分布）将每个类别中每个像元属于某个类别的几率值计算出来，再利用Dempster-Shafer evidence theory来结合这些类别的机率值。最后产生出一张新的分类影像。实验的结果显示分类的精确度比较于未融合的资料都有明显提升的效果，也证明了此两个数据融合方法对于不同数据特性的融合都是很成功的。     

基于RPC的TerraSAR-X影像立体定向平差模型

针对新型高分辨率雷达卫星TerraSAR-X立体像对,本文提出采用基于RPC的平差模型,通过少量的地面控制点来拟合因传感器不稳定、平台星历数据不精确及测距误差引起的影像几何畸变,从而达到精确定向目的.为验证RPC平差模型的适用性,通过在立体成像区域均匀市设人工角反射器点的方法验证其模型精度,并评估了其三维定向平差后的精...     

基于RD模型的SAR影像正射纠正研究

介绍了基于RD模型进行SAR影像正射纠正的基本原理,并将不同方案的试验结果进行定量分析.实验研究表明,利用RD模型进行SAR影像正射纠正是正确、有效的,利用稀少控制点便能获得高精度.不使用任何控制点和DEM,只利用卫星参数进行纠正,导致系统误差大,在实际生产中的应用不广泛.高程误差对平面位置误差影响较大,DEM的高程误差越小,DOM精度越高.参考DEM的高程误差是DOM产品精度的关键因素.     

合成孔径雷达干涉测量(InSAR)关键技术研究

合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术是近二十年来迅速发展起来的空间对地观测新技术。简述InSAR干涉处理过程的基础上,重点介绍并分析了其关键技术SAR图像配准和相位解缠的常用算法,并对由ERS1/2得到的两幅复杂SAR图像为实验对象,综合使用图像配准和相位解缠的经典算法对SAR图像配准生成干涉图,对干涉图相位解缠。最后简要介绍国内外InSAR技术发展方面的现状及发展趋势。     

使用ERS-1/2干涉测量SAR数据生成DEM

干涉合成孔径雷达（ＩＮＳＡＲ）数据已被证明能生产精确的数据高程模型（ＤＥＭ），我们已开发了从单视ＳＡＲ复影像数据自动生成数字高程模型的新软件，基于ＳＡＲ多视强度影像的最小二乘曩像匹配被用于复影像对的配准，达到很高的配准精度（０．０１～０．０５像元精度）。一种新的计算目标点３维坐标（Ｘ，Ｙ，Ｚ）的方程还被提出，卫星轨道，姿态和基线参数以及相位常数被纳入在方程中并被表示了时间的线性函数，利用至少６个地面控制点能够同时估算这些参数，本文还给出了意大利埃特地区ＥＲＳ－１／２ＳＡＲ数据处理结果。     

地形引起的雷达辐射畸变及其校正

合成孔径雷达影像由于其侧视特点 ,存在着严重的地形引起的几何畸变及辐射畸变。辐射畸变不仅对 SAR辐射标定造成困难 ,而且严重影响了影像分类、土壤湿度信息提取、森林蓄积量信息提取等应用。本文将辐射畸变归结为面积效应和局部入射角效应 ,推导了散射面积归一化因子 ,以消除辐射畸变的面积效应。提出了一种以局部入射角的线性函数表达的后向散射模型 ,在此基础上 ,给出了消除局部入射角效应的校正函数。最后 ,以RADARSAT SAR影像进行地形辐射畸变校正的试验与分析