最新合成孔径雷达图像特征

合成孔径雷达影像特征分析作者：曾浩炜来源：《科教导刊·电子版》2014年第23期摘要合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，简称SAR）是一种全天候、全天时的现代高分辨率微波成像雷达。

SAR具有与光学遥感不同的集合特性和辐射特性，现已广泛地应用于各个领域。

本文利用Erdas和Matlab对SAR影像几何特征进行分析，具体分析SAR影像方向位、斜距向分辨率，分析SAR影像几何变形（叠掩、阴影、透视收缩），认识影像斑点噪声及其对影像分析的影响。

关键词合成孔径雷达 SAR影像几何特征噪声影响。

中图分类号：P237 文献标识码：A合成孔径雷达是二十世纪高新科技的产物，是利用合成孔径原理、脉冲压缩技术和信号处理方法，以真实的小孔径天线获得距离向和方位向双向高分辨率遥感成像的雷达系统，在成像雷达中占有绝对重要的地位。

近年来由于超大规模数字集成电路的发展、高速数字芯片的出现以及先进的数字信号处理算法的发展，使SAR具备全天候、全天时工作和实时处理信号的能力。

它在不同频段、不同极化下可得到目标的高分辨率雷达图像，为人们提供非常有用的目标信息，已经被广泛应用于军事、经济和科技等众多领域，有着广泛的应用前景和发展潜力。

1SAR影像分析1.1分辨率用erdas视窗打开img文件，浏览该SAR影像，从SAR影像头文件中可以得到该影像方位向分辨率为5米，斜距向分辨率为10米。

从影像上也可以看山体在上下方向上被拉伸了，如图1。

图1：转换img格式显示1.2显示在Matlab中将影像进行10：2的多视处理后，得到比例正常的影像，图2为放大部分区域影像。

图2：截图区域多视处理后1.3SAR影像几何变形（叠掩、阴影、透视收缩）（1）叠掩。

多个目标由于斜距相同，它们在影像上具有相同的位置，使这点的灰度值很大，这种现象叫做叠掩。

影像中有许多处山体左侧坡面几乎只有一条直线，影像右上角还有许多亮斑，这些都是叠掩。

合成孔径雷达图像目标识别技术研究合成孔径雷达图像目标识别技术研究摘要：合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR）是一种通过感知目标反射或散射的雷达技术。

在航天、军事、环境监测等领域都有着重要的应用价值。

本文旨在对合成孔径雷达图像目标识别技术进行研究，包括图像预处理、特征提取和分类方法。

通过实验验证了这些方法的有效性和可行性，为进一步的相关研究提供了参考。

1. 引言合成孔径雷达（SAR）是一种能够获取高分辨率地面目标信息的雷达技术。

由于其具有无视天候、全天候工作和穿透隐蔽物等优势，因此在军事侦察、环境监测、资源勘探等领域得到了广泛应用。

目标识别作为SAR图像处理的重要环节之一，对于提取目标特征、辨识目标类别具有重要意义。

2. 合成孔径雷达图像预处理合成孔径雷达图像在获取过程中会受到多种干扰因素的影响，如地物散射、方向模糊等。

因此，为了提高目标识别的准确性，需要对SAR图像进行预处理。

预处理主要包括去噪、图像增强和几何校正等步骤。

2.1 去噪由于SAR图像在采集过程中会受到天气等因素的干扰，导致图像中出现噪声。

噪声对目标识别造成很大的困扰，因此需要进行去噪处理。

常用的去噪方法包括中值滤波、小波去噪等。

2.2 图像增强图像增强的目标是提高图像的对比度和清晰度，使得目标在图像中更加鲜明。

在SAR图像中，由于环境等因素的限制，图像质量较差。

常用的图像增强方法包括直方图均衡化、自适应直方图均衡化等。

2.3 几何校正由于SAR图像在获取过程中会有不同的几何失配问题，如斜视几何失配、散焦几何失配等。

为了进行精确的目标识别，需要对图像进行几何校正。

几何校正方法包括校正变换、几何失配校正等。

3. 合成孔径雷达图像特征提取特征提取是目标识别的关键步骤之一。

通过提取图像的特征信息，可以判断目标的类别以及与其他目标的差异。

常用的特征提取方法包括空间域特征、频率域特征和小波域特征等。

3.1 空间域特征空间域特征是通过对图像的像素进行分析提取的，包括灰度特征、形状特征等。

合成孔径雷达现状基本概念合成孑堆雷达就是采用雷达与目标的相对运动把尺寸较小的真实天线孔径用数据处理的方法合成一较大的等效天线孔径的雷达，也称综合孑照雷达。

合成孔径雷达的特点是辨别率高，能全天候工作，能有效地识别伪装和穿透掩盖物。

所得到的高方位辨别力相当于一个大孔径天线所能供应的方位辨别力。

分类合成孑雷达可分为聚焦型和非聚焦型两类。

用在飞机上或空间飞行器上可有几种不同的工作模式，最常见的是正侧视模式，称为合成孔径侧视雷达；此外还有斜视模式、多普勒波束锐化模式和定点照耀模式等。

假如雷达保持相对静止，使目标运动成像,则成为逆合成孑堆雷达，也称距离-多普勒成像系统。

合成孔径雷达在军事侦察、测绘、火控、制导，以及环境遥感和资源勘探等方面有广泛用途。

进展概况合成孑的概念始于50年月初期。

当时,美国有些科学家想突破经典辨别力的限制，提出了一些新的设想：采用目标与雷达的相对运动所产生的多普勒频移现象来提高辨别力；用线阵天线概念证明运动着的小天线可获得高辨别力。

50年月末，美国研制成第一批可供军事侦察用的机载高辨别力合成孔径雷达。

60年月中期，随着遥感技术的进展，军用合成孑雷达技术推广到民用方面，成为环境遥感的有力工具。

70年月后期，卫星载合成孔径雷达和数字成像技术取得进展。

美国于1978年放射的“海洋卫星"A号和80年月初放射的航天飞机都试验了合成孔径雷达的效果，证明白雷达图像的优越性。

空中SAR概况1.1951年,Carl Wiley首次提出采用频率分析方法改善雷达的角辨别率.2. 1953年，伊利诺依高校采纳非聚焦方法使角度辨别率由4.13度提高到0.4度，并获得第一张SAR图像.3. 1957年，密西根高校采纳光学处理方式，获得了第一张全聚焦SAR图像.4.1978年，美国放射了第一颗星载Seasat-1.5. 1991年欧洲空间局放射了ERS-1.6. 1995 年，加拿大放射了Radarsat-1.7. 2000年，欧洲空间局放射了ASAR.8. 2006 年，日本放射ALOS PALSAR.9. 2007 年，德国放射TerraSAR-X10. 2007年底，加拿大放射Radarsat-2简述K■均值聚类法K-均值算法的聚类准则是使每一聚类中，多模式点到该类别的中心距离的平方和最小。

第21章合成孔径〔SAR〕雷达21.1 根本道理和早期历史对于机载地形测绘雷达，一个日益迫切的问题是要求其具有更高的分辨力，并通过“强力〞技术来达到高分辨力。

通常这种类型的雷达系统是通过辐射短脉冲来获得距离分辨力，通过辐射窄波束来获得方位分辨力。

有关距离分辨力和脉冲压缩技术的一些问题已在第10章中讨论过了。

在第10章中已经说明，假设发射信号的带宽足够宽，则采用适当的技术可获得比相应脉宽要好得多的分辨力。

由于脉冲压缩已在第10章中进行了广泛地讨论，因此本章将讨论直策应用于合成孔径技术中的脉冲压缩技术，出格是讨论对于同时完成脉冲压缩和方位压缩的技术，而不讨论挨次地完成距离压缩和方位压缩的技术。

本章所要讨论的根本道理是操纵合成孔径技术来改善机载地形测绘雷达的方位分辨力，使其值比辐射波束宽度所能达到的方位分辨力要高得多。

SAR是采用信号处置的方法发生一个等效的长天线，而非真正采用物理的长天线。

事实上，在绝大大都场所，使用的仅是一根较小的实际天线。

在考虑合成孔径时人们以长线性阵列物理天线的特性为参考。

在阵列天线中，许多辐射单位沿直线配置在适当的位置上，并操纵这种实际的线性阵列天线，使信号同时馈给天线阵的每个单位；同样地，当天线用于接收时，可使各个单位同时接收信号。

在发射和接收工作模式下，用波导或其他传输线连接，操纵干预现象得到有效的辐射标的目的图。

假设辐射单位不异，则线性阵列天线的辐射标的目的图是单个单位的标的目的图和阵列因子两个量的积。

在线性阵列天线中，阵列因子比单位的标的目的图具有锋利得多的波瓣〔较窄波束〕，这种天线阵因子的半功率波束宽度β〔rad〕可由下式给出，即β=〔21.1〕L/λ式中，L为实际阵列天线的长度；λ为波长。

合成孔径天线往往仅用单个辐射单位。

天线沿一直线依次在假设干个位置平移，且在每一个位置发射一个信号，接收相应发射位置的雷达回波信号并储存起来。

储存时，必需同时保留所接收信号的幅度和相位。

海洋溢油合成孔径雷达图像特征提取及其关键度分析韩吉衢;孟俊敏;赵俊生【摘要】In terms of the methodology of oil spill identifying in SAR images, it is usually arbitrary to select qualitative or/and quantitative features for classifying dark objects as oil spill or look-alikes. The features selected in different classification models are not the same. The feature extraction and the criticality analysis are made in SAR images. Its aim is to apply the minimum distance method to discriminating oil spills from look-alikes. First, through correlation analysis, the redundancy is removed. Next, a criticality coefficient is introduced to quantitatively study the criticality of features. Then, distinguishing features are extracted. Sequentially, the dimension of feature vector is reduced to fit for the application research of the minimum distance method.%就SAR图像溢油检测的方法论而言,用于识别溢油和疑似现象的定性或定量的统计特征量选择,通常是任意的.对于不同的分类模型,所选用的特征量也不尽相同.主要是进行海洋SAR图像特征提取及其关键度分析.其目的是将“最小距离”判别法应用于海上溢油和疑似溢油的识别研究.首先,针对海洋SAR图像溢油检测常用的特征量,进行冗余处理；然后,引入关键系数,定量地研究特征量的关键度,提取显著特征量；藉以构造一个多维的特征矢量空间,以适于最小距离判别法在特征矢量空间中进行溢油和疑似溢油的识别研究.【期刊名称】《海洋学报（中文版）》【年(卷),期】2013(035)001【总页数】9页(P85-93)【关键词】SAR图像;溢油;关键度;特征提取【作者】韩吉衢;孟俊敏;赵俊生【作者单位】烟台大学光电信息科学技术学院,山东烟台264005;国家海洋局第一海洋研究所,山东青岛266061;国家海洋局第一海洋研究所,山东青岛266061;烟台大学环境与材料学院,山东烟台264005【正文语种】中文【中图分类】X551 引言海洋溢油事故发生后及时准确地检测溢油并采取有效处理措施，对于海洋环境保护具有重要意义。

合成孔径雷达影像（SAR图像）变化检测传统研究方法一、SAR影像变化检测方法单极化SAR 影像变化检测的基本流程范式，即经典的三步流程范式：1. 预处理2. 生成差异图3. 分析差异图1. 预处理目的：让两幅影像在空域和谱域具有一致可比性。

做法：在空域上，两幅影像首先要进行配准处理，目前比较流行的方式是通过尺度不变特征或者互信息特征来对两幅影像进行尺度级别或者灰度级别的配准。

[1]在谱域上，需要将因照射条件等原因产生的误差进行辐射校正，这一点可以通过对全图进行目标区域的划分来实现。

[2]2. 生成差异图差异图的生成实际上是找到一个能表征两幅SAR影像之间距离的矩阵，这个矩阵经过可视化处理后就是差异图。

目的：初步区分两幅SAR 影像中未变化类和变化类。

做法：通过某种差异运算构造一幅和两者尺寸一样的差异图。

（以下方法根据时间顺序排列，从早期使用到当前使用）（1）采用差值算子运算，即直接将两幅SAR影像相减。

（缺点：差值法无法有效抑制相干斑噪声(乘性随机噪声)（2）采用比值算子运算。

（优点：比值法可有效抑制相干斑噪声(乘性随机噪声)；缺点：没有考虑影像的局部、边缘、类条件分布等先验信息）[3]（3.1）采用对数比(Log-ratio, LR)算子运算，在比值差异图的基础上多了一步对数的运算。

（优点：将SAR 影像中的相干斑噪声(乘性随机噪声) 转换为加性噪声，并且经过对数转换后差异影像得到了非线性收缩，增强了变化类和非变化类的对比度。

对数运算本身的性质能够减小比值运算所带来的较大差异，所以可以进一步降低未变化类背景部分的野点影响，在变化区域比未变化区域小的情况下比较有效。

缺点：因为对数运算收缩性较强，所以边缘区域的像素值容易被模糊化）[4]（3.2）采用均值比(Mean-ratio,MR)算子运算，相比的对象不再是对应的孤立像素点，而是像素点所在的邻域的均值。

（优点：利用了像素的邻域信息，对于单独出现的野点有一定程度的抑制效果；缺点：缺乏伸缩变换，如果噪声不是以点状的形式出现而是以成片的形式出现，则不易有效抑制其影响）[5]（4）组合差异图法(Combined Difference Image, CDI)，该方法对差值差异图和LR 差异图进行参数加权获得新的差异图。

合成孔径雷达的图像判读要点分析发布时间：2022-06-16T01:14:54.658Z 来源：《科学与技术》2022年2月4期作者：杨彬彬[导读] 合成孔径雷达的具有强大的监测功能，杨彬彬( 河北邢台 ) 054000 摘要：合成孔径雷达的具有强大的监测功能，在工业领域、国防领域被广泛应用。

该技术应用具有高分辨率，对气候环境的适应性比较强，在应用过程中将尺寸比较小的天线孔径进行合成，实现合成孔径雷达的制作与应用。

本文对合成孔径雷达应用过程中的图像特点分析，发现其在图像判读应用上仍具有广泛的进步空间，因此，本文提出提高合成孔径雷达图像判读的对策，分析其具体的应用范围。

关键词：合成孔径雷达；雷达图像；工作原理；目标识别引言：雷达通过发射和接收电磁波的方式对物体信息进行检测，在目标行为、形态勘察上被广泛应用，且具有高效优势。

合成孔径雷达的应用具有强大的成像功能，其主要分辨率较高、穿透性较强的雷达实现对目标的识别与成像，目前，该类雷达通常被搭载在卫星或者飞机上，可以实现大范围的覆盖应用，通过搭载物体的移动合成孔径，并成像。

一、合成孔径雷达的工作原理与普通的雷达工作原理相同，通过对电磁波信号的发射与回收，测定与被检测对象之间的距离，并根据脉宽窄实现对检测对象形体的成像。

合成孔径雷达采用相对运动的方式将信号相位进行重叠，将接收信号的空间扩大。

经过数据处理之后，其尺寸与天线雷达相似。

合成孔径雷达主要通过搭载飞机或者卫星等时刻处于移动状态的物体，通过估计运行进行距离测量和成像，根据光学系统应用原理，通过透镜或者反射镜的方式形成图像[1]。

合成孔径雷达在成像的过程中，采用真实孔径侧视雷达的分辨率检测方式。

距离分辨率形成根据电磁波的传播速度、雷达的脉冲宽度、持续时间等进行计算。

合成孔径雷达会因多普勒效应产生方位分辨率，主要根据雷达的孔径长度、探测点距离、电磁波波长等参数，对方位分辨率进行确定和计算。

多普勒效应由雷达的相对运动产生，接收频率与波源频率存在差别，从而产生多普勒效应。

合成孔径雷达成像方式合成孔径雷达，听起来有点高深吧？简单来说，这玩意儿就是一种高科技的成像技术，能够把我们看不见的东西变得清清楚楚。

想象一下，平时我们用相机拍照，没啥问题，只要按下快门，画面就到手了。

可是，合成孔径雷达可不止这么简单。

它得依靠飞行器在空中飞，像个“侦察兵”一样，飞来飞去，把地面上的信息一点点记录下来。

这技术的核心，真是有点像我们平时打麻将。

你说，麻将牌摆在那里，可你想胡牌，得得“听牌”啊！合成孔径雷达就是通过反射信号，像胡牌一样，拼凑出一幅完整的图像。

它会发射一束电磁波，哗啦一声，波在空中飞舞，撞到地面上的各种物体，然后反弹回雷达，嘿，这就是我们的“耳朵”收到了消息！然后，雷达系统就会把这些信息一一整理，最终呈现出一幅幅清晰的图像。

就像把一块拼图拼好一样，虽然每一块都小，但合在一起，哇，那可真是美丽啊！你可能在想，这种技术是不是只能在军事上用？那可就错了！合成孔径雷达可是一位多才多艺的“全能选手”，不仅可以用在军事侦察上，还能帮助我们监测环境变化，比如气候变化、城市扩张，甚至是大自然的灾害预警。

真是说它是“万金油”也不为过！比如，地震发生后，雷达能迅速对受灾区域进行成像，帮助救援人员评估损失，真是一寸光阴一寸金，救人就是这么关键。

合成孔径雷达的工作原理，听起来可能有点复杂，但其实就像我们看电影一样。

你有没有注意到，电影拍摄时镜头移动很快，画面却很清晰？这就是“合成孔径”的魅力所在。

雷达在飞行时，不断收集数据，这个过程就像在拍摄电影，每一帧都很重要。

飞行器在不同位置拍到的图像合在一起，哇塞，画面就呈现出来了！如果你觉得这个过程枯燥，那可就大错特错了，毕竟，科技就是要让我们惊叹的嘛。

合成孔径雷达的应用范围真的是不胜枚举。

航天、航空、测绘、交通、农业、环保，甚至是考古，都能见到它的身影！想象一下，考古学家用这种技术，能在地下“偷窥”到古代遗迹，真是让人拍案叫绝！没错，合成孔径雷达就像是现代的“探险家”，带我们探寻未知的世界，发掘历史的秘密。

第1篇一、合成孔径雷达成像原理合成孔径雷达成像原理基于雷达波与目标的相互作用。

当雷达发射一个脉冲信号，遇到目标后，目标会反射一部分雷达波，然后返回到雷达接收器。

雷达接收器将这些反射回来的信号进行检测，并根据信号的时间延迟和强度等信息，计算出目标的位置和特性。

1. 距离分辨率雷达系统的距离分辨率取决于雷达波的速度和脉冲宽度。

雷达波的速度在真空中约为光速，即3×10^8 m/s。

设雷达发射的脉冲宽度为T，则雷达系统的距离分辨率为：R = cT/2其中，R为距离分辨率，c为雷达波的速度，T为脉冲宽度。

2. 空间分辨率雷达系统的空间分辨率取决于雷达的等效孔径。

合成孔径雷达通过合成一个较大的等效孔径，从而提高空间分辨率。

等效孔径Ae与雷达系统的空间分辨率ρ的关系为：ρ = λ/(2Ae)其中，ρ为空间分辨率，λ为雷达波的波长，Ae为等效孔径。

3. 成像原理合成孔径雷达成像过程主要包括以下几个步骤：（1）雷达发射脉冲信号，信号传播到目标并反射回来。

（2）雷达接收器接收反射信号，并根据信号的时间延迟和强度等信息，计算出目标的位置。

（3）雷达根据目标的位置信息，生成一个空间分布图，即SAR图像。

二、合成孔径雷达系统组成合成孔径雷达系统主要由以下几个部分组成：1. 雷达发射机：产生雷达信号，并将其发射到目标。

2. 雷达天线：接收目标反射的雷达信号，并将信号传输到雷达接收器。

3. 雷达接收器：接收雷达天线传输的信号，并进行信号处理。

4. 数据处理单元：对雷达接收器接收到的信号进行处理，包括距离压缩、相位解缠、成像等。

5. 图像处理单元：对成像结果进行进一步处理，如增强、滤波、分类等。

三、合成孔径雷达成像算法合成孔径雷达成像算法主要包括以下几个步骤：1. 距离压缩：根据雷达信号的时间延迟，对信号进行压缩，提高距离分辨率。

2. 相位解缠：由于相位累积误差，雷达信号相位存在相位缠绕现象。

相位解缠可以消除相位缠绕，提高图像质量。

北京揽宇方圆信息技术有限公司SAR卫星-合成孔径雷达卫星影像基础知识介绍目前使用最广的成像雷达系统就是合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar：SAR），SAR几乎成为了雷达的代名词。

本文从应用角度介绍SAR系统的基本知识。

本文主要包括：SAR基本原理几个重要的参数SAR拍摄模式当前主流星载SAR系统1.SAR基本原理雷达发展初期，出现的是真实孔径雷达（Real Aperture Radar：RAR），由于成像分辨率与雷达天线的长度成正比，与波长和观测距离成反比，要想得到较高分辨率的SAR图像，需要增加天线的物理尺寸，限制其发展和应用，后来逐渐被合成孔径雷达SAR取代。

SAR用一个小天线作为单个辐射单元，将此单元沿一直线不断移动，在不同位置上接收同一地物的回波信号并进行相关解调压缩处理。

一个小天线通过"运动"方式就合成一个等效"大天线"，这样可以得到较高的方位向分辨率，同时方位向分辨率与距离无关，这样SAR就可以安装在卫星平台上而可以获取较高分辨率的SAR图像。

图：SAR成像原理示意图2.SAR几个重要的参数为了更好的理解SAR和SAR图像，需要知道几个重要的参数。

2.1分辨率SAR图像分辨率包括距离向分辨率（Range Resolution）和方位向分辨率（Azimuth Resolution）。

图：距离向和方位向示意图距离向分辨率（Range Resolution）垂直飞行方向上的分辨率，也就是侧视方向上的分辨率。

距离向分辨率与雷达系统发射的脉冲信号相关，与脉冲持续时间成正比：Res(r)=c*τ/2其中c为光速，τ为脉冲持续时间。

方位向分辨率（Azimuth Resolution）沿飞行方向上的分辨率，也称沿迹分辨率。

如下为推算过程：•真实波束宽度：β=λ/D•真实分辨率：ΔL=β*R=Ls(合成孔径长度)•合成波束宽度βs=λ/(2*Ls)=D/(2*R)•合成分辨率ΔLs=βs*R=D/2其中λ为波长，D为雷达孔径，R为天线与物体的距离。