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.     

非下采样Shearlet变换与参数化对数图像处理相结合的遥感图像增强

针对部分遥感图像整体亮度偏暗、对比度较低的特点,为提高遥感图像的视觉效果和可解译性,提出了一种基于非下采样Shearlet变换(non-subsampled shearlet transform, NSST)和参数化对数图像处理(parameterized logarithmic image processing, PLIP)模型的遥感图像增强方法。首先,遥感图像经非下采样Shearlet变换分解成低频分量和高频分量;然后依据PLIP模型对其低频分量进行增强,提高图像的对比度;同时利用改进的模糊增强方法对高频分量进行增强,突显边缘细节信息。大量试验结果表明,与双向直方图均衡增强、基于平稳小波变换的增强、基于非下采样Contourlet变换的增强等5种图像增强方法相比,本文提出的方法在主观视觉效果和对比度、清晰度等客观定量评价指标两个方面均有优势,能更有效地提高遥感图像的对比度、增强边缘纹理细节信息,视觉效果更佳。     

一种利用影像模拟制作SAR立体模型的方法

针对SAR数字立体测图,提出了一种SAR理想立体模型的构建方法。利用西部横断山脉地区的机载SAR影像制作立体模型,进行数字测图试验。试验证明模型具有良好的立体视觉效果,同时能够用于高精度三维坐标的实时量测和地形图要素采集。     

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。     

高重叠度机载SAR影像镶嵌线自动生成及优化

针对传统的镶嵌方法无法实现高重叠度机载合成孔径雷达(SAR)影像快速、无缝镶嵌的问题,该文基于顾及重叠的面Voronoi图,提出了一种接缝线网络生成及优化方法。采用改进的八邻域边界跟踪算法提取影像有效区域并将其简化为四边形,利用改进的中轴线算法提取重叠区的接缝线并对影像有效区域进行切分生成互不重叠的Voronoi面,快速生成初始接缝线网络;提出了一套接缝线优化方法,实现了机载SAR影像高重叠度高、重叠情况复杂易导致的接缝线网络的孔洞消除。利用高分辨率机载SAR影像对本文算法进行验证,结果表明该方法有效克服了机载SAR影像镶嵌的小孔洞问题,能生成无缝且唯一的接缝线网络,从而实现影像的高效、自动镶嵌。     

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。     

机载SAR影像时空模型重构因子及3D特征提取

时空模型有助于人们获取类似于真实世界的时间及空间信息 ,对于城市工程设计、灾害预防决策及军事应用具有重要意义。本文探讨了机载SAR影像重构时空模型的潜力及方法 ,研究了时空模型重构因子、基于机载SAR影像的建筑物、植被的三维提取 ,以及相应的机载SAR影像时空建模一般方法     

合成孔径雷达技术在地理国情普查中的应用

以四川省丹棱地区地理国情普查生产为例,阐述了基于高分辨率机载合成孔径雷达(SAR)影像,利用机载SAR处理技术提取地理国情普查中地表覆盖分类要素与地理国情要素的过程与方法。研究表明,机载SAR技术在多云雾地区地理国情数据获取方面具有显著优势。     

一种新的利用梯度信息的图像质量评价模型

提出了一种将图像的梯度幅值、相位以及结构相似度(SSIM)三者相结合的图像质量评价新模型—梯度相似度（GSIM)模型,以及基于该模型的图像质量评价算法。新模型与SSIM模型及基于梯度的模型相比,不仅包含亮度、对比度和结构三部分信息,同时增加了梯度相位信息。通过对LIVE图像数据库的982幅失真图像和924幅遥感压缩影像的实验,结果显示新模型的性能优于其他模型。与SSIM等模型相比,新模型能真实反映失真图像的视觉感知质量,具有较高的评价可靠性。     

机载SAR影像主动定位的数学模型研究

本文基于差分GPS(Differential Global Positioning System,DGPS)和惯性导航系统(Inertial Navigation System,INS)数据,在无控制点的情况下,导出了一种进行机载SAR影像主动定位的数学模型。此模型包括DGPS/INS数据进行坐标系转换、天线动态偏心改正、雷达天线相位中心插值和距离-多普勒(Range-Doppler,R-D)模型及解算。根据距离-多普勒(Range-Doppler,R-D)模型和数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)数据,获得机载SAR影像上每点所对应的地理坐标,重采样生成正射影像图。本文通过成都测区1m分辨率的机载SAR影像主动定位试验,验证了此数学模型的正确性,分析了主要系统误差源及系统误差的改正方法。     

基于SVM的多源遥感影像面向对象建筑物提取方法

在分析支持向量机(Support Vector Machine,SVM)分类技术和机载激光雷达(LIDAR)数据、航空影像特征的基础上,提出了基于SVM的LIDAR数据和航空影像的面向对象建筑物提取方法。结果表明,该方法充分利用了多源影像的互补信息,能够得到更高的信息提取精度,准确而快速地更新地理空间数据库,是一种有效的面向对象建筑物提取方法。     

高分辨率机载SAR影像判读实验

近年来机载SAR系统在国内得到快速发展。由于SAR系统具有不同于光学传感器的成像机理,因而可以提供全新的数据获取手段和不同的地物信息。利用高分辨率机载SAR影像进行解译时必须熟悉其成像机理和图像信息特点,充分了解SAR图像解译标志的特点和各类地物的解译规律。本文以高分辨率机载SAR数据为基础,对比光学影像,从SAR成像特点和地物散射特性出发,对SAR影像进行了目视解译,分析了SAR影像在地形地物要素识别中的应用潜力。     

用DGPS／IMU数据对机载SAR图像进行概略定位

采用影像匹配的方法实施对机载合成孔径雷达（SAR）影像的快速定位,需要首先确定SAR影像的概略位置。本文利用机载SAR系统所获取的DGPS／IMU辅助数据,在SAR图像覆盖区数字高程模型（DEM）数据支持下,探讨了利用Leberl方程解算像点对应的地面点坐标,进而描述了对SAR图像概略定位的技术与方法,实验结果表明该方法是可行的。     

高分辨率机载SAR影像空中三角测量模型

目前,我国西部地区近2000000km2的国土面积还缺乏相应比例尺的地形图,由于西部多云多雾天气条件的限制,采用高分辨率机载SAR遥感影像成为遥感技术测图实施中的重要数据源之一。同时,为了减少地面控制点的外业测量工作,研究如何获取足够数量及精度的控制点也成为当务之急。本文分析了高分辨率机载SAR影像空三应用的条件,并在测区稀少控制点的条件下,讨论DGPS/INS辅助机载SAR影像空三向量模型以及相应的数据处理方法,为机载SAR影像获取地面控制点的实际应用提供理论依据。     

结合SIFT和RANSAC算法的InSAR影像配准

配准是合成孔径雷达干涉测量(InSAR)得到干涉图前的关键步骤。本文提出了基于SIFT和RANSAC的InSAR影像配准。尺度不变特征变换(SIFT)和随机采样一致性(RANSAC)相结合,得到特征稳定、匹配点对可靠的InSAR影像配准。利用PALSAR数据及TerraSAR-X数据,进行不同分辨率、不同波段的SAR影像配准试验,结合生成的干涉图条纹的清晰程度,评价其精度。并与目前主流的交叉互相关方法得到的相干系数进行了对比,证明了该方法在InSAR影像配准应用中是一种简单、有效的方法。     

机载SAR图像与仿真SAR图像的匹配策略

机载SAR图像与仿真SAR图像的匹配在机载SAR图像无控制正射纠正中具有重要的应用价值。为了提高机载SAR图像与仿真SAR图像匹配的可靠性,本文在SAR图像仿真的基础上,分别以机载SAR图像和仿真SAR图像作为匹配基准,设计了综合运用特征点提取、金字塔影像匹配、相关系数相似性测度计算、双向匹配等方法的匹配方案。利用机载SAR图像和由SRTM DEM仿真的SAR图像进行了匹配试验,统计了不同策略的正确匹配点数,并结合仿真SAR图像的特点,分析认为:以仿真SAR图像作为匹配基准进行匹配的策略较好。     

基于SAR影像的海上石油平台识别方法研究

近年来我国南海油气资源遭到周边国家的掠夺,进行非法海上石油平台的识别对于维护海洋权益是非常有意义的。对海洋石油平台的识别,传统的基于岸基和岛屿站的观测方法范围非常有限;本文结合星载SAR全天时、全天候及免受云雾干扰的优势,尝试了一种基于SAR影像识别海上石油平台的方法。利用多景多时相SAR影像,首先在TerraSAR-X影像中做平台目标的初步识别,然后利用另一景不同时相的Radarsat2 SAR影像作对比,进行舰船目标的排除和初步识别结果的检验。本文以南海地区的三景SAR影像为数据源,共识别出5处石油平台,验证了通过SAR影像识别海上石油平台的可行性。     

基于F.Leberl模型机载SAR影像联合平差

机载SAR影像定位时需要进行影像的联合平差,而传统的定位方法需要在地面控制条件较好的情况下才能进行平差。因此采用少量的地面控制点完成影像定位是我们需要研究的问题。论文基于F.Leberl构像模型研究了在控制点较少的情况下进行机载SAR影像联合平差的理论与方法。实验中分别对两景影像和四景影像进行联合平差,实验结果表明随着加密点数量的增加,加密点的精度有所提高,多景影像的联合平差可以减少地面控制点的数量,从而实现稀少控制点条件下的机载SAR影像高精度定位。     

基于Bayes决策的机载全极化SAR图像滑坡信息提取

将雷达遥感技术应用于滑坡灾害调查是地学应用的一个重要方向,特别是在多云多雨地区。由中国科学院电子学研究所研发的高效能机载SAR系统(high–performance airborne synthetic aperture Radar system,HASARS)具备X波段双基线干涉和P波段全极化观测的能力,是国内首家多频段多模式机载SAR系统。从多极化机载SAR数据的特征选择和信息提取等角度,评估了不同极化模式组合对滑坡信息提取精度的影响;并基于Bayes决策理论,提出了多极化SAR图像分类的特征选择方法。利用不同研究样区的特征选择结果提取了多个滑坡的范围,提取精度均在90%以上。HASARS的高空间分辨率及其获取的高精度DEM和P波段全极化观测,可以近实时、高精度地获取地表滑坡灾害专题信息,在滑坡等减灾救灾领域具有广阔的应用前景。     

天线方向图未知的机载SAR图像增强

为了减弱雷达天线方向图和作用距离对SAR成像质量的影响,提高天线方向图未知情况下的机载SAR图像可视化效果和判读特性,提出利用方位向强度积分计算增强因子的SAR图像增强方法。该方法沿方位向对SAR图像各距离处的强度值进行积分,根据积分结果计算距离向增强因子并进行增强处理,从而减弱雷达天线方向图和作用距离对SAR成像强度的影响,得到沿距离向色调一致的SAR图像。采用机载SAR图像进行了增强试验,得到了满意的增强效果,验证了该方法的有效性。