SAR影像几何校正

SAR影像的几何校正是阻碍其应用的瓶颈问题，目前所用的方法都有其局限性。介绍描述SAR构像几何的坐标系统及距离－多普勒方程，同时，介绍卫星轨道及描述卫星轨道的参数。为提高几何校正的精度，提出一种由几个离散点的值内插整个弧段上卫星状态向量的轨道模拟算法。在此基础上，给出利用DEM进行SAR影像几何校正的方法。该方法以时间参数为自变量，迭代解算距离－多普勒方程，计算DEM中点每一点对应的影像坐标，最后进行了实验与讨论。     

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。     

用于星载SAR图像几何校正的稀疏控制点修轨方法

在斜距多普勒定位模型和高精度GPS轨道数据的基础上,提出了一种稀疏控制点(只需要3个控制点)的修轨算法,从而实现高精度星载SAR图像几何校正.该方法通过简化轨道参数模型,减少控制点数量,在保证校正精度的基础上,提高了算法效率.     

无地面控制点的星载SAR影像直接对地定位研究

针对星载合成孔径雷达(SAR)对地面目标的定位问题,分析了在无地面控制点的情况下,利用距离-多普勒(R-D)模型和地球模型进行对地定位的理论与方法,给出了在无地面控制点(GCP)而有数字高程模型的情况下利用R-D模型进行对地定位的求解方法。用天津地区ERS-1数据进行实验,其结果与当地地形图进行比较,精度在50 m以内,表明该文提出的方法是正确、可行的。     

利用有理函数模型的几何定位仿射变换方法

针对高分辨率遥感影像在应用严密成像模型处理时存在求解参数众多、数值解算精度不高的问题,该文提出了基于有理函数模型(RFM)对几何定位进行仿射变换的方法。首先采用高分辨率遥感影像基于有理函数模型系数进行无控制点直接定位;然后利用控制点变化趋势制定控制点布设方案,并选取最优控制方案进行仿射变换;最后基于像方仿射变换进行误差补偿,从而实现减小高分辨率遥感影像存在的系统误差。以IKONOS遥感数据进行几何定位实验,结果表明:本文方法可以有效地提高高分辨率遥感影像的几何定位精度。     

基于F.Leberl改进模型的星载SAR影像精纠正

介绍SAR影像的F.Lebrl几何模型,分析星载条件下零多普勒条件不满足的原因,重点提出利用距离向像坐标ys的多项式拟合多普勒中心频率的方法修正零多普勒条件方程,建立星载SAR影像严格的F.Leberl模型,最后阐述利用改进的F.Leberl模型纠正SAR影像的具体步骤.ERS卫星影像的实验结果表明,提出的F.Leberl改进模型在检查点上可达到距离向2.1像素、方位向1.6像素的定位精度.     

基于神经网络模型的遥感影像几何校正研究

在遥感影像几何校正方法中,通常认为精度最高的是共线方程模型.针对共线方程模型定向参数解算过程中误差方程的病态问题,提出了利用基于控制点的神经网络方法进行高分辨率遥感影像几何校正方法,并从理论上进行了可行性分析.实验证明,在具有一定数量控制点作为训练样本的条件下,应用BP和RBF神经网络进行遥感影像几何校正,可以达到比共线方程模型更高的精度;神经网络模型能够自动抑制含较大误差控制点对模型纠正精度的影响,在实际应用中可以提高几何校正效率.     

改化的有理函数模型在卫星影像定位中的应用

近年来,鉴于高分辨率卫星传感器参数的保密性和构建模型的复杂性常使用有理函数模型进行高分辨率卫星高精度几何定位。但是,在解算有理函数模型参数时,在影像的行和列方向上会产生较大的系统误差,从而影响几何定位精度。因此,提出了一种基于像方坐标系的有理函数优化模型,并将其用于IRS-P5立体像对几何定位。结果表明,在地形较复杂的地区定位效果改善明显,可将该模型推广用于实现高分辨率卫星影像高精度几何定位。     

利用轨道参数修正的无控制点星载SAR图像几何校正方法

使用距离多普勒模型进行SAR图像几何校正时,卫星轨道误差、系统成像参数误差和DEM高程的误差会影响几何校正精度。本文提出了一种基于轨道参数修正的星载SAR图像几何校正方法。首先利用多项式对卫星轨道进行参数化,然后使用模拟SAR图像与真实SAR图像进行匹配得到控制点来修正轨道参数,最后利用修正后的参数进行几何精校正,从而提高几何校正精度。该方法无需地面控制点,适用于不易于人工测量获取地面控制点地区的SAR图像几何校正,与基于模拟SAR图像匹配并使用多项式改正的几何校正方法相比,本文方法具有更高的精度。使用Radarsat-2图像进行试验,并使用地面实测GPS控制点验证了本方法的有效性。     

SAR图像的几何校正

采用Konecny等提出的合成孔径雷达(SAR)的构像几何模型并结合数字高程模型(DEM)进行了SAR图像的几何校正,取得了较好的效果。此外,在定向元素的解算中引入了岭估计,较好地克服了由外方位元素间的强相关引起的方程病态。     

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。     

利用RD模型和DEM数据的高分辨率机载SAR图像模拟

本文提出一种利用DEM数据基于RD模型的SAR图像模拟方法.该方法选择了Muhleman后向散射系数模型模拟SAR图像的辐射特性,引入SAR成像中的RD模型直接进行几何变换和灰度重采样模拟出SAR图像的几何特征.实验结果分析表明:模拟的SAR图像和真实SAR图像在图像纹理和几何关系上是一致的,而且几何关系可以精确配准到均方根误差为1.3个像素.     

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.     

一种用于SAR影像地理编码的改进的三维网格插值方法

针对传统的SAR影像地理编码方法在处理效率和定位精度方面存在的问题,提出了一种基于改进的三维网格插值的地理编码方法。采用ENVISAT ASAR数据的实验结果表明,相对于原始的三维网格插值方法,该方法能够以有限增加计算时间开销为代价,大幅提高几何定位精度,可以有效地用于实现SAR影像的快速高精度地理编码。     

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.     

星载极化SAR数据模拟

介绍了自行开发的星载极化SAR数据计算机模拟系统，此系统采用的模拟方法遵循了星载极化SAR系统实际运行的情况，按发射脉冲时间序列，分别依次计算各发射脉冲相应的回波数据，与常用的以点目标为基础逐点模拟方法相比，计算效率高，现贴近实际系统，便于模拟各种误差的影响和保持其对所有目标回波影响的一致性和相关性。给出了星载极化SAR数据模拟的实例。     

附加傅里叶补偿项的卫星遥感影像RFM平差方法

卫星光学遥感影像的几何畸变是制约其定位精度的重要原因。采用一般系统误差补偿模型难以从根本上消除影像复杂畸变。本文在有理函数模型RFM平差方案基础上,根据傅里叶级数的逼近特性,提出用二元傅里叶多项式代替一般多项式作为系统误差补偿项,以适用符合连续条件的任意形式畸变。仿真和实际数据平差试验结果表明,本文方法能够有效补偿由于影像内外方位元素误差造成的像方定位系统误差及不同大小的畸变。在控制点充足的条件下,附加3阶傅里叶补偿项的RFM平差定位精度显著优于附加一般多项式补偿项的常规方法,其中SPOT-5异轨立体像对平差后平面和高程定位精度可分别达到3.34 m和2.48 m,QuickBird同轨立体像对平差后平面和高程定位精度分别达到0.77 m和0.54 m,均达到了子像素精度水平。二元傅里叶多项式可作为一种通用的影像系统误差补偿模型,拓展应用于航空和近景影像的畸变校正。     

基于有理函数模型的多源SAR遥感影像区域网平差

本文针对多源SAR遥感影像联合定位的实际问题,将有理函数模型引入到SAR影像联合定位中,构建了基于有理函数模型的多源SAR区域网平差模型。对覆盖我国某地区的3景不同源SAR影像进行试验,验证了本文方法的有效性,并表明在缺少地面控制情况下,该方法不失为一种有益的补充方案。     

减少有理函数模型中高次项的初步研究

本文简要介绍了有理函数模型(RFM)的原理与方法,给出了利用地面控制点分别针对单片和立体影像的RFM系统误差改正方法。在实际应用中,虽然全三次项形式的RFM可以保证高精度,但是其计算量非常庞大,为此,我们探讨了减少RFM中高次项的可行性,并研究了其在立体模型重构与正射影像纠正中对精度的影响。最后,使用中国西藏、北京和芬兰的三个IKONOS影像立体像对数据进行了相关试验,结果表明,在一定影像范围内,RFM和地形无关,不论是平原、丘陵,还是高山地,在一定影像范围内仅使用RFM的二次项形式可以满足单片正射影像纠正和立体模型重构等应用要求。