SAR图像模拟与应用的研究

论文摘要

SAR图像模拟是一种用模拟的方法来研究合成孔径雷达的技术。该技术在合成孔径雷达的研究过程中,具有不可替代的作用,并且随着合成孔径雷达技术的快速发展,应用越来越广泛。SAR图像模拟的重要性主要体现在前期SAR系统的设计与验证、后期SAR图像的几何精校正和地理编码、雷达图像的解译和目标识别以及测试新的算法等方面。常用的SAR图像模拟方法主要有两大类:基于信号的模拟方法和基于特征的模拟方法。本文对这两类方法均进行了深入的研究,将第一种方法中的小面单元模型引入到第二类方法中,同时分析了SAR图像中的阴影现象,提出并实现了一种将主动阴影和被动阴影全部标识出来的阴影搜索算法。最后研究了模拟图像的应用并进行了实验分析。本文的主要内容和工作如下:1.总结分析了基于信号的模拟方法和基于特征的模拟方法,提出了基于特征的改进模拟方法。通过在内插后的DEM上建立小面单元模型,能够比较精确的计算SAR图像灰度模拟中所需要的各项参数,为SAR图像的灰度模拟做准备。2.分析了卫星状态矢量的重要性,介绍了两种常用的拟合卫星轨道的算法,并进行了相应的实验。3.深入研究了SAR图像上的阴影现象,分析了SAR图像上独立阴影和重叠阴影的特性,提出了一种新的阴影搜索算法——侧视角搜索法,并通过实验验证了算法的有效性。4.利用ERS试验数据,进行SAR图像模拟实验。模拟的SAR图像和真实的SAR图像非常相似,准确地反映了SAR图像山区几何畸变的特征。5.使用SIFT算法对模拟图像和真实图像进行自动匹配,得到部分匹配像点,从而获取了真实SAR图像上的控制点。最后利用检查点法对控制点的精度进行了分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 发展历史和现状
• 1.3 研究意义
• 1.4 论文研究主要内容
• 第二章 SAR图像模拟方法分析
• 2.1 基于信号的模拟方法
• 2.2 基于特征的模拟方法
• 2.3 改进的基于特征的模拟方法
• 第三章 SAR图像几何模拟
• 3.1 SAR图像的几何特性
• 3.1.1 近距离压缩
• 3.1.2 透视收缩
• 3.1.3 叠掩
• 3.1.4 阴影
• 3.2 常用坐标系统
• 3.2.1 常用坐标系统
• 3.2.2 坐标系统转换
• 3.3 DEM数据预处理
• 3.3.1 DEM数据的重新排列
• 3.3.2 DEM分形内插
• 3.4 卫星轨道拟合
• 3.4.1 多项式轨道描述法
• 3.4.2 四参数轨道根数描述法
• 3.4.3 轨道拟合实验与分析
• 3.5 SAR构像模型
• 3.5.1 构像模型的分析
• 3.5.2 改进的F.Leberl模型
• 3.5.3 像点坐标的计算
• 3.6 本章小结
• 第四章 SAR图像灰度模拟
• 4.1 小面单元模型
• 4.1.1 小面单元模型的建立
• 4.1.2 小面单元参数的计算
• 4.2 阴影的模拟
• 4.2.1 独立阴影
• 4.2.2 重叠阴影
• 4.2.3 侧视角搜索法
• 4.3 灰度模拟
• 4.4 本章小结
• 第五章 SAR图像模拟实验与应用
• 5.1 实验数据
• 5.2 卫星轨道的拟合
• 5.3 模拟结果
• 5.4 SAR模拟图像的应用
• 5.4.1 模拟图像和真实图像的匹配
• 5.4.2 控制点精度检测
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 需要进一步研究的问题
• 参考文献
• 作者简历 攻读硕士学位期间完成的主要工作
• 致谢