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SAR图像处理的最新研究与应用

收稿日期:2002-07-10;修订日期:2002-08-10

基金项目:国家自然科学基金重点资助项目(批准号:69831040)。

作者简介:宋建社(1954-),男,教授,博士生导师,主要研究方向为遥感图像处理、信息融合及系统工程。

SAR 图像处理的最新研究与应用

宋建社,袁礼海,薛文通

(第二炮兵工程学院信息工程研究所,陕西西安 710025)

摘要:系统地阐述了SAR 图像的特点、研究难点、处理过程、国内外最新研究方法及应用。结合国内外SAR 图像最新研究动态对SAR 图像消噪、纹理分割、线性特征的提取、多目标的识别、分数维方法的应用等几个热点问题作了论述。具体地论述了利用SAR 图像进行目标探测与识别、目标变化评估;在民用上利用SAR 图像进行矿藏资源的探测、洪涝灾害的趋势分析,并介绍了SAR 信号处理算法在医学等领域取得的显著成绩。

关 键 词:合成孔径雷达;图像处理

中图分类号:TP 75  文献标识码:A   文章编号:1004-0323(2002)05-0284-05

1 引 言

合成孔径雷达(SAR)的概念是1951年美国的Wiley C 第一个提出的。SAR 是一种能产生高分辨率遥感图像的相干系统。对接收到的连续不断信号的幅值和相位进行处理进而产生图像。SAR 具有全天时、全天候、多波段、多极化工作方式、可变侧视角、穿透能力强和高分辨率等特点,这使得SAR 在工业、民用和军事上都有十分广泛的用途。对SAR 图像的处理和识别研究成了信息工程领域研究的一个热点问题。许多新的数学方法如:模糊信息处理、小波分析、分数维方法等与SAR 图像研究的结合不仅促进了SAR 图像研究水平的提高,而且也大大促进了它在各行各业的应用。

SAR 图像的特征决定其应用的广泛性,同时也增加了对SAR 图像处理与识别的复杂性。它不像光学图像那样清晰直观、边缘易于检测。SAR 图像不仅具有光学图像的几何特征,同时还具有重要的电磁特征。由单幅SAR 图像不仅可以提取目标的几何特征,而且可以提取目标的三维高程信息和运动速度信息。这些信息的提取不仅需要较系统的数学知识,而且需要较系统的电磁理论知识,从而增大了图像理解的难度,使得研究者众多。合成孔径雷达在我国研究较晚,上世纪80年代末期才从美国引进了机载合成孔径雷达,90年代研制出了我国第一部数字

合成孔径雷达,对SAR 图像的研究起步更晚。最近几年,我国对SAR 的研究发展较快。中科院电子所、信息产业部第14所、第38所等相继研制出了不同的机载合成孔径雷达并完成了实验。对SAR 图像处理的研究也取得了很大的进展。本文仅就SAR 图像处理的研究与应用进行总结,以引起更多读者的关注,促进SAR 图像研究的发展与应用。

2 SA R 图像的处理过程

在发达国家,对高分辨率的SAR 图像的应用研究已相当普遍,因此迫切需要研究SAR 后处理、图像应用和图像理解等问题。SAR 后处理技术分为两类:天线方向校正和几何畸变校正。以ERS-1卫星数据为例,具体步骤如下:

(1)原始数据(R
aw Data,RAW)经预处理获得单目合成图像(Single Look Com plex Image,SLCI and SLCN )。

(1)原始数据(Raw Data,RAW)经预处理获得单目合成图像(Single Look Com plex Image,SLCI and SLCN )。

(2)在SLC 图像的基础上应用多目处理、天线方向校正进而获得细节图像(Precision Im age ,PRI )。

(3)PRI 图像中能获得图像的方向,进而运用几何畸变校正,查找每个像素准确的位置,最后获得了通用椭圆几何编码图像(Ellipsoid Geocoded Image,GEC,各阶段图像见图1)。

地形几何编码算法(geocoding algorithms )是确

第17卷 第5期2002年10月

遥 感 技 术 与 应 用

REM OT E SENSING T ECHNOLOGY AND APPLICATION

    

V ol .17 N o .10Oct .2002

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