《星載SAR影像模擬與正射校正》立足于從SAR成像機(jī)理出發(fā)對(duì)SAR圖像進(jìn)行正射校正處理,在模擬SAR影像的基礎(chǔ)上,結(jié)合SAR影像的幾何和輻射特點(diǎn)提出了基于尺度不變特征的自動(dòng)配準(zhǔn)與正射校正方法,深入探討了SAR影像模擬技術(shù)在正射校正中的應(yīng)用。
合成孔徑雷達(dá)(Synthetic Aperture Radar,SAR)是一種極具潛力的空間觀測(cè)技術(shù),在地形測(cè)繪、資源勘探、災(zāi)害監(jiān)測(cè)、軍事偵察等方面表現(xiàn)出很好的應(yīng)用前景。與傳統(tǒng)光學(xué)遙感手段相比,SAR技術(shù)具有全天時(shí)、全天候、覆蓋范圍大、幾乎不受云雨天氣制約等突出優(yōu)勢(shì),已成為測(cè)繪困難地區(qū)數(shù)據(jù)獲取的重要手段之一。近年來,國(guó)家西部測(cè)圖工程、全國(guó)土地調(diào)查專項(xiàng)工程等國(guó)家重大專項(xiàng)戰(zhàn)略的實(shí)施,更加劇了對(duì)SAR系統(tǒng)的迫切需求。
在SAR系統(tǒng)的研制、設(shè)計(jì)及影像處理過程中,SAR影像模擬技術(shù)起著至關(guān)重要的作用。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),利用SAR影像模擬技術(shù),可模擬SAR系統(tǒng)工作過程,根據(jù)地面高程信息生成仿真SAR影像,以驗(yàn)證SAR系統(tǒng)參數(shù)的合理性,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化。在圖像處理中,SAR模擬技術(shù)得到的回波數(shù)據(jù)可以用于SAR系統(tǒng)成像算法的驗(yàn)證以及影像中的目標(biāo)識(shí)別。InSAR技術(shù)是合成孔徑雷達(dá)遙感技術(shù)與射電天文干涉技術(shù)的結(jié)晶,是現(xiàn)代空間對(duì)地觀測(cè)技術(shù)的一次革命性飛躍。其中,實(shí)現(xiàn)SAR影像模擬是進(jìn)行二軌法SAR干涉處理、獲取地面沉降信息的關(guān)鍵步驟之一。另外,SAR影像模擬技術(shù)還有助于揭示SAR成像過程中電磁波與不同地面目標(biāo)互相作用的過程和機(jī)理,為地面目標(biāo)的分類和參數(shù)反演提供數(shù)據(jù)來源,在多云霧地區(qū),傳統(tǒng)光學(xué)遙感受觀測(cè)條件所限并不能獲取到精確的地面信息,通過SAR影像模擬技術(shù)獲取可用數(shù)據(jù)源更顯得極其重要?梢,開展SAR影像模擬技術(shù)與方法研究對(duì)于SAR理論研究及其擴(kuò)展應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
鑒于此,本書在深入研究SAR成像機(jī)制的基礎(chǔ)上,提出了一種基于RD-Muhleman模型的SAR影像模擬方法,并選取了多個(gè)具有代表性的研究區(qū),從毗鄰渤海灣的華北平原北部邊緣到世界屋脊青藏高原,根據(jù)地形地貌分為平原,丘陵、盆地-山區(qū)、高原.山區(qū)三個(gè)階梯進(jìn)行試驗(yàn),分別對(duì)具有不同軌道精度、不同傳感器類型、不同工作波段的多個(gè)SAR系統(tǒng)進(jìn)行影像模擬,以驗(yàn)證所提出的SAR模擬方法的正確性、可行性及普適性。
SAR在地表信息獲取與地面觀測(cè)方面受到一些不利因素的影響,特別是影像中的幾何畸變問題,嚴(yán)重制約了SAR技術(shù)的應(yīng)用,這就需要通過有效手段對(duì)SAR影像進(jìn)行高精度的幾何校正。目前,SAR影像的幾何校正處理主要借助于傳統(tǒng)光學(xué)圖像的處理方式。然而,光學(xué)遙感成像機(jī)制與SAR影像的成像機(jī)制之間存在顯著差異,往往難以滿足高精度應(yīng)用需求。為此,本書立足于從SAR成像機(jī)理出發(fā)對(duì)SAR圖像進(jìn)行正射校正處理,在模擬SAR影像的基礎(chǔ)上,結(jié)合SAR影像的幾何和輻射特點(diǎn)提出了基于尺度不變特征的自動(dòng)配準(zhǔn)與正射校正方法,深入探討了SAR影像模擬技術(shù)在正射校正中的應(yīng)用。
第1章 合成孔徑雷達(dá)概論
1.1 SAR的歷史與現(xiàn)狀
1.1.1 PALSAR
1.1.2 COSMO-SkyMed
1.1.3 TerraSAR-X
1.1.4 RadarSAT-2
1.1.5 Sentinel-1
1.2 SAR技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
1.2.1 高分辨率寬幅SAR成像技術(shù)
1.2.2 多基星載SAR技術(shù)
1.2.3 多極化SAR技術(shù)
1.2.4 多模式星載SAR技術(shù)
1.2.5 星載SAR圖像質(zhì)量提升技術(shù)
1.3 SAR影像模擬的應(yīng)用及意義
第2章 SAR成像基本原理
2.1 真實(shí)孔徑雷達(dá)成像原理
2.2 合成孔徑雷達(dá)成像原理
2.3 SAR成像處理方法
2.3.1 距離徙動(dòng)
2.3.2 距離-多普勒(RD)算法
2.3.3 線頻調(diào)空變平移算法(Chirp Scaling)
2.4 SAR影像特征
2.4.1 幾何特征
2.4.2 SAR影像的輻射特征
第3章 SAR影像模擬原理
3.1 坐標(biāo)系統(tǒng)及其轉(zhuǎn)換
3.2 衛(wèi)星軌道的描述
3.2.1 多項(xiàng)式軌道擬合法
3.2.2 開普勒軌道根數(shù)描述法
3.2.3 插值方法
3.3 定位模型的建立
3.3.1 基于等效中心投影的共線方程定位模型
3.3.2 距離.多普勒模型
3.3.3 有理多項(xiàng)式函數(shù)模型
3.4 圖像灰度值模擬
3.5 灰度重采樣
第4章 SAR影像模擬方法與具體實(shí)現(xiàn)
4.1 RD-Muhleman模型簡(jiǎn)介
4.2 利用RD-Muhleman模型進(jìn)行SAR影像模擬
4.2.1 坐標(biāo)系統(tǒng)的統(tǒng)
……
第5章 基于影像模擬技術(shù)的SAR影像正射校正
參考文獻(xiàn)