RFM替代星载InSAR几何模型的方法

尝试用RFM替代InSAR几何模型。建立了替代InSAR几何模型的RFM方程并给出了求解方法。分别用星载高分辨率SAR影像和普通SAR影像进行了试验,通过比较不同阶数的RFM模型的替代精度,验证了RFM模型替代InSAR严格模型的可行性与可靠性。结果表明,采用三阶带分母的RFM模型,星载高分辨率SAR影像的替代精度可达到万分之一波长,满足InSAR进行地形测绘的精度要求,有望应用于InSAR数据的并行计算与快速处理。     

基于高分辨率SAR图像成像机理的震害信息分析

与中低分辨率SAR图像相比,高分辨率SAR图像受目标复杂性和成像噪声等因素的干扰更为严重,致使应用高分辨率SAR图像检测震害目标变得更加困难.传统的适用于中低分辨率SAR图像的震害信息提取方法对于高分辨率SAR图像有一定的局限性.为了从高分辨率SAR图像中更加准确地提取震害信息,从SAR图像成像机理和目标的后向散射特征出发,对建筑物和道路、桥梁的震害特征进行了细致分析,为寻求合适的目标检测和提取方法提供了思路.     

基于图像特征的星载SAR图像模拟研究

SAR图像模拟技术被广泛应用于SAR系统的设计和验证、SAR图像的正射纠正、雷达图像解译和目标识别等。随着星载SAR的发展,必然面临着对星载SAR图像模拟的大量需求。本文首先从SAR图像的几何特征和辐射特征出发,探讨了SAR图像模拟技术的原理,分析了RD（Rang Doppler）模型,后向散射模型和斑噪模型。在传统RD模型的基础上,根据不同地形特征（起伏地形和平坦地形）考虑不同的后向散射模型。特别强调了在平坦地形情况下,需要地物分类数据的参与,并利用Ulaby和Dobson的后向散射模型。另外,在SAR图像统计特征的基础上,进行SAR图像的乘性噪声模拟,可以满足更逼真的SAR场景需求。然后,给出了图像模拟的算法流程,并对关键步骤的算法做了分析。最后,在实现基于图像特征的星载SAR图像场景模拟算法的基础上,选择新疆窝依牙地区和天津地区分别进行起伏地形和平坦地形的模拟试验,实验结果证明了本文模拟算法的有效性。     

机载干涉SAR测绘制图应用系统研究

介绍我国机载干涉SAR系统及测绘应用概况,介绍机载干涉SAR生成DEM、SAR正射校正、地形引起的SAR后向散射畸变校正、机载SAR图像解译、雷达图像与光学影像的融合、雷达"空中三角测量"等关键技术研究进展.最后,介绍机载干涉SAR系统在泰山试验区的测绘制图实验情况.     

从散射辐射传输成像到定量精细遥感的信息

星载遥感是电磁波与环境目标相互作用散射辐射传输获取数据图像,并进而反演诠释环境目标物理特征的信息技术。随着星载遥感多任务、多频段、多极化、高分辨率等多源多模式的发展与融合,星载遥感定量精细信息的需求提出了一系列新的信息链科学问题。本文概述本实验室在近十多年里在星载遥感领域的电磁散射辐射传输理论到定量精细遥感信息链的研究,包括：矢量辐射传输与星载微波遥感数据定标与验证（CAL/VAL）、极化电磁散射与全极化多模式合成孔径雷达（SAR）成像信息、高分辨率遥感与自动目标识别（ATR）技术、月球火星等外星遥感信息获取等。     

利用星载SAR单轨多角度地距图像提取高程信息

针对传统基于多个轨道上获得的不同星载SAR图像提取场景区域高程信息的方法具有系统复杂度较大的问题,该文提出一种利用星载SAR单轨多角度地距图像之间像点偏移量进行高程提取的方法。像点偏移是由星载SAR观测航迹的弯曲带来的。根据距离-多普勒原理,不同角度的地距子孔径图像之间存在与高程相关的像点偏移。文中推导了星载几何下高程值和像点偏移量之间的关系式,并得出了高程值和像点偏移量是近似线性关系这一结论,最后通过仿真实验验证了该方法。结果表明,该方法提取成像场景区域的高程信息是可行的。     

从散射辐射传输成像到定量精细遥感的信息链

星载遥感是电磁波与环境目标相互作用散射辐射传输获取数据图像,并进而反演诠释环境目标物理特征的信息技术。随着星载遥感多任务、多频段、多极化、高分辨率等多源多模式的发展与融合,星载遥感定量精细信息的需求提出了一系列新的信息链科学问题。本文概述本实验室在近十多年里在星载遥感领域的电磁散射辐射传输理论到定量精细遥感信息链的研究,包括:矢量辐射传输与星载微波遥感数据定标与验证(CAL/VAL)、极化电磁散射与全极化多模式合成孔径雷达(SAR)成像信息、高分辨率遥感与自动目标识别(ATR)技术、月球火星等外星遥感信息获取等。     

卫星姿态误差对多通道SAR成像质量的影响

多通道SAR系统克服了传统成像模式中最小天线面积条件的限制,可以同时实现高分辨率、宽测绘带SAR成像.然而,多通道SAR系统方位向信号存在非均匀采样的现象,进而造成SAR图像虚假目标的出现.因此,方位向非均匀采样信号的重构对成像质量具有至关重要的影响.卫星姿态误差会导致方位向非均匀采样信号的重构出现偏差,大大降低了图像质量.本文通过建立一发八收星载SAR回波信号模型,推导出方位向信号非均匀采样所引起的虚假目标的位置和强度的计算公式,并分析了在不同视角下偏航、俯仰、横滚3个方向的姿态误差对成像质量产生的影响.     

高分辨率SAR和可见光图像同名点自动匹配技术

提出一种高分辨率SAR图像与光学图像之间的自动配准方法,首先利用仿射变换进行SAR图像和光学图像粗匹配,简化了整体算法的处理复杂度;然后使用边缘检测算子分别对光学图像和SAR图像进行特征提取,为后续精匹配做好了数据准备;最后基于归一化互相关原理进行图像之间的同名点精匹配。引入的比值边缘检测算子(ROA)与传统光学检测算子相比,可以较好地克服SAR斑点噪声,提取出的SAR特征图像与光学特征图像非常相似,提高了算法的准确性和鲁棒性。以星载3米TerraSar数据和1米SPOT数据为例进行算法验证,实验结果表明该算法能实现自动的异源图像之间的像素级匹配。     

联合星载光学与SAR图像的城市大面积建筑物高度快速提取

星载高分辨率光学图像与SAR图像广泛应用于城市建筑物高度提取,但光学图像存在缺少相关卫星参数的情况,而SAR图像则存在散射特征不完整以及提取效率低等缺陷。针对以上问题,本文提出一种联合高分辨率星载光学与SAR图像的城市大面积建筑物高度快速提取方法。首先,结合支持向量机(SVM)和形态学阴影指数(MSI)快速提取光学图像中的阴影并自动测量阴影长度;之后选择多个合适样本,基于模型匹配法从SAR图像中提取高度;最后将高度与阴影长度作线性回归分析,建立数学模型来提取其他建筑物的高度。该方法将不同卫星系统的数据和特征相结合,互相弥补各自缺陷,不仅提高了效率、降低了成本,同时满足精度要求。     

合成孔径雷达图像的近岸海面风场反演

根据海面微波散射原理，给出了星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)图像海面风场反演的方法。该方法包括SAR图像辐射定标、海面风向确定和风速计算。利用该方法由加拿大RadarsatSAR图像反演获得了中国海南省东南部近岸海区海面风场，并与预报风场作了比较。结果显示，二者相符得很好，风速的均方根误差为0.94m/s，风向的均方根误差为4.03°。     

星载SAR成像参数联合估计方法

通信系统的不可靠性会造成SAR卫星下发数据出现误码或丢失,从而导致几何参数的解译、计算出现较大的误差或者缺失,限制了SAR数据成像处理及后续利用。针对该问题,提出一种基于回波数据的成像参数联合估计方法。首先通过回波数据进行多普勒中心频率估计和多普勒调频斜率估计;然后,根据SAR多普勒参数特性,建立多普勒参数与几何参数之间的超定方程组,并利用多普勒参数估计值求解方程组反演几何参数;最后,利用多普勒参数估计值和几何参数估计值完成SAR数据成像处理。实验结果表明,本文方法可以获得可靠的多普勒参数估计值和几何参数估计值,从而有效地解决像参数欠缺情况下的星载SAR成像处理问题。     

SAR 图像中不同特性条纹噪声的滤除

分析Burst工作模式星载SAR 系统中, 采用全孔径成像算法会产生周期性明暗条纹噪声的原因, 提出一种简单高效的一维频域滤除算法, 并给出包含该操作的改进距离多普勒成像算法流程。对于因雷达系统本身原因而产生的一些非周期不规则条纹噪声进行讨论, 针对此类噪声提出一种二维频域区域滤波的算法。通过对实际星载SAR 数据的处理, 验证算法的有效性。     

合成孔径雷达与森林地上生物量反演：好奇和实用的平衡

好奇是科学与技术发展、不断创新的源泉,实用则是科技发展、创新的结果服务人类、回馈社会,两者无不例外共同不断地驱动着合成孔径雷达技术和森林地上生物量反演的研究和发展。在全球气候急剧变化的今天,好奇和实用的平衡则更加至关重要。地球陆地表面森林面积大小和树木生物量是估算各国或者全球碳储量、排放及其变化的重要参数。好奇已产生的成功案例表明,树木生物量的反演与全极化、极化干涉、层析合成孔径雷达SAR(Synthetic Aperture Radar)技术及数据集紧密相关。反思过去,兼顾好奇和实用,对地上树木生物量的反演,建议将来考虑以下4种方案,即星载双波段SAR和异速方程(Allometric Equation),星载激光雷达LiDAR(Light Detection and Ranging)和异速方程,第3个方案是前面两个方案的结合,方案4为探索和好奇性的。     

利用后向散射特性从高分辨率SAR影像中提取建筑物高度

研究了一种基于雷达后向散射特性,从单张星载高分辨率SAR影像提取建筑物高度的方法。该方法通过检测建筑物二次散射强度,同时获取目标方位角、入射角等参数以及相关介质特性等信息,根据后向散射几何光学模型估算建筑物高度。实验验证了对于相当一部分典型建筑物都能够获得较为理想的高程估计值,进而证明了该方法提取建筑物高度的可行性和有效性。     

附带星历参数的星载合成孔径雷达影像自动配准算法

Fourier-Mellin不变性对称相位匹配滤波器,即symmetric phase-only matched flitering of fourier-mellin invariant(SPOMF-FMI)能解决影像配准的平移、旋转和放缩几何变换问题;然而,该方法在实际应用中具有局限性,包括图像几何尺度和图像非线性几何畸变处理能力.为了克服上述缺陷,提出了一种附带星载参数的星载合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)影像自动配准算法.该方法采用由粗到精匹配策略,由距离-多普勒影像粗匹配和改进SPOMF-FMI影像精匹配组成.使用Radarsat-1和ENVISAT ASAR影像做实验,结果表明本方法在处理重复轨道或相同升、降轨星载SAR影像(即确保相似影像纹理测度)配准问题时,能达到子像素级的配准精度.     

SAR影像的几何精纠正

SAR影像几何纠正中的一个重要问题是建立其构像模型。在阐述F．Leberl模型的基本原理和方法的基础上，针对星载SAR成像处理过程中多普勒中心频率不为零的现象，采用多项式拟和多普勒中心频率的方法，修正零多普勒条件方程，建立起既适合星载又适合机载SAR传感器的F．Leberl构像模型。机载和星载SAR影像的实验结果表明，文中提出的改进算法能显著地提高F．Leberl模型对星载SAR影像的定位精度，同时也适合于对机载SAR数据的处理，并且解算过程稳定，收敛很快，精度较高。     

Topographic correction of ALOS-PALSAR images using InSAR-derived DEM

Topographic corrections of synthetic aperture radar (SAR) images over hilly regions are vital for retrieval of correct backscatter values associated with natural targets. The coarse resolution external digital elevation models (DEM) available for topographic corrections of high resolution SAR images often result into degradation of spatial resolution or improper estimation of backscatter values in SAR images. Also, many a times the external DEMs do not spatially co-register well with the SAR data. The present study showcases the methodology and results of topographic correction of ALOS-PALSAR image using high resolution DEM generated from the same data. High resolution DEMs of Jaipur region, India were generated using multiple pair SAR images acquired from ALOS-PALSAR using interferometric (InSAR) techniques. The DEMs were validated using differential global positioning system measured elevation values as ground control points and were compared with photogrammetric DEM (advanced spaceborne thermal emission and reflection radiometer – ASTER) and SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) DEM. It was observed that ALOS-PALSAR images with optimum baseline parameters produced high resolution DEM with better height accuracy. Finally, the validated DEM was used for topographic correction of ALOS-PALSAR images of the same region and were found to produce better result as compared with ASTER and SRTM-DEM.     

多源星载SAR地形干涉测量精度分析

星载InSAR技术具有高效率、高精度获取全球DEM数据及其他增值产品的优势，是地形测绘领域的研究热点。本文综合利用国内外多源星载SAR影像数据，开展地形干涉测量试验及精度对比分析，旨在为全球测绘提供技术参考。现有的X/C/L波段卫星SAR系统，如COSMO-SkyMed、GF-3、ALOS-2获取的干涉数据集，在青海典型复杂地形实验区均成功获取了DEM数据产品。分析结果表明，在3种典型数据源中，基于COSMO-SkyMed干涉测量DEM的精度与细节质量相对较高，GF-3干涉结果次之，ALOS-2数据也实现了较好的地形测图精度。相关结果从侧面论证了国产GF-3数据具备在空间基线合适的条件下获得高精度DEM数据产品的潜力。     

Rational function modeling for spaceborne SAR datasets

As a kind of generic sensor model, the rational function model (RFM) has been widely used in geometric processing of optical images, but has not yet been applied to SAR datasets. In this article the feasibility and methodology of rational function (RF) modeling for SAR datasets are investigated. After a review of the mathematic formulation of the RF model and the Range-Doppler model for SAR systems, the feasibility of applying RFM to SAR datasets is analyzed. Afterwards a two-stage approach is proposed as the key technique for SAR RF modeling to solve unknown parameters of RFM in a fast and unbiased way. The effectiveness and advantages of this approach are demonstrated by comparisons with traditional methods. Experimental results obtained for various spaceborne SAR datasets of different processing levels show that RFM is a suitable replacement of the rigorous Range-Doppler model for spaceborne SAR images. Furthermore, the impacts of several factors including the control point grid size, the number of elevation layers, and the orbit precision on SAR RFM solutions are evaluated quantitatively. The results show that the number of elevation layers is a key factor in SAR RF modeling, and its value should be set carefully according to terrain conditions of study areas. Finally, potential applications of SAR RFM are discussed in brief.