03-SAR数据基本处理课件.ppt

1、SAR基本处理技术技术支持邮箱：ENVI-IDL技术支持热线：400-819-2881-7http:/ ENVI标准格式 一般二进制文件 有地理编码的二进制文件 GPS数据 航空SAR（OrbiSAR、TELAER、E-SAR）矢量数据 特殊格式（ALOS PALSAR KC、ALOS GEO Grid）Tiff格式 ASCII ARCGIS格式生成ENVI及SARscape格式文件 以RADARSAT-2 SLC数据为例/SARscape/Import Data/SAR Spaceborne/RADARSAT-22.单景雷达影像处理聚焦处理多视处理SAR RAW Data雷达SLC 图像雷达

2、强度图像滤波(单图像)地理编码&定标特征提取图像分割图像分类聚焦扩展模块聚焦扩展模块ENVI SAR是相干系统，斑点噪声是其固有特性 均匀的区域，图像表现出明显的亮度随机变化，与分辨率、极化、入射角没有直接关系，属于乘机噪声 多视和滤波可以抑制斑点噪声 单视复数（SLC）SAR图像产品包含很多的斑点噪声，为了得到最高空间分辨率的SAR图像，SAR信号处理器使用完整的合成孔径和所有的信号数据。多视处理是在图像的距离向和方位向上的分辨率做了平均，目的是为了抑制SAR图像的斑点噪声。多视的图像提高了辐射分辨率，降低了空间分辨率。ENVISAT ASAR AP(HH 极化)数据视数为 1的图(左)和方

3、位向视数为4的多视图（右）以上一步导入RADARSAT-2数据得到的结果，有四个极化SLC数据为例 工具：/SARscape/Basic/Intensity Processing/Multilooking 地面分辨率=pixel spacing slant range/sin(incidence angle)20.845431300000001 4.7330789600000003 4.8717417699999999 地距分辨率=4.733/sin(20.845)=13.295米，距离向视数为1。方位向分辨率经过多视后保持与地距分辨率一致，方位向视数为：13.295/4.87173 注：SA

4、Rscape在视数的自动计算上采取取整的方法。用户可手动设置视数。多多视处理视处理 单波段雷达图像滤波 Mean、Median、Mode、EPS、Frost、Lee、Anisotropic Non-Linear Diffusion。多时相雷达图像滤波 De Grandi、Anisotropic Non-Linear Diffusion。原始振幅数据原始振幅数据斑点滤波后的振幅数据斑点滤波后的振幅数据 工具：基础模块：/SARscape/Basic/Intensity Processing/Filtering/滤波扩展模块：/SARscape/Gamma and Gaussian Filteri

5、ng/SAR系统是测量发射和返回脉冲的功率比，这个比值（就是后向散射）被投影为斜距几何。不同SAR传感器或不同接收模式，为了更好的对比SAR图像几何和辐射特征，需要将SAR数据从斜距或地距投影转换为地理坐标投影（制图参考系）地理编码、几何配准、几何校正、正射校正，概念是相似的，就是把SAR图像，无论是斜距几何还是地距几何，转换成地图坐标系，区别在于是否用DEM 椭球体地理编码处理过程不用DEM数据 地形地理编码处理过程需要用DEMSAR系统会引起非线性畸变，尤其是地形起伏较大的地方，所以就不能像光学影像一样用多项式校正或者仿射变换转换到参考坐标系，为了对SAR数据进行地理编码，要用到严格的多普

6、勒算法，结合传感器和成像特点以及地面形态.输出制图坐标系下的几何（参考DEM或者椭球体高度）输入斜距几何1.距离-多普勒方程2.重采样 距离-多普勒方法 使用距离-多普勒方程，能计算出传感器和每个后向散射像元的关系以及它们的相对速度，不仅考虑了像元的几何亮度同时也考虑了传感器的处理过程，完全重建了成像和几何处理、考虑了地形影响（前视收缩、叠掩）、地球自转的影响以及在多波谱频移和方位向几何的地形高度的影响。地理编码一般应用反向解法，DEM或椭球体高度是出发点。一般精校正结果一般精校正结果正射校正结果正射校正结果 后向散射 雷达测量的是电磁波脉冲传输和接收的比率，这个比值就叫后向散射 后向散射定标

7、 为了对比不同的传感器获取的同一区域影像 同一传感器以不同的工作模式获取的影像 同一传感器不同时相的数据 使用不同的处理方法来计算雷达方程辐射定标的基础.散射体的接收功率Pd,与散射面积的关系:Scattering Area AAntenna Gain PatternRange Spread Loss 根据雷达方程，SAR图像的辐射定标参数包括：散射面积（A）：每个输出像元都是恢复的真实的照射面积.该面积会根据不同的地形和入射角而改变 天线增益（G2）The antenna gain pattern(G2):天线增益的幅度变化的影响，与非定向天线相比，参考DEM和基准高度进行了校正 距离引起的

8、损失（R3）:接收功率要由传播过程中从远到近的距离变化校正 一般采用以下命名 Beta Nought()雷达亮度（反射率）系数，在斜距方向每单位面积的反射率单位是无量纲的。这种归一化的优点是不需要入射角（如散射面积A）Sigma Nought(so),后向散射系数，就是通常说的散射体反射回来的雷达强度，单位是dB，Sigma nought的定义是假设入射到水平面，其差异与入射角、波长、极化、散射体的物理性质有关 Gamma(g)，用入射角归一化的后向散射系数不同颜色代表不同地物类型的后向 散 射 变 化 虚 线 范 围 内 是ENVISAT ASAR数据的表现为了均衡这些变化，通常改进的余弦方

9、法校正incidence angleradar reflectivity 严格的定标之后，可识别在距离方向的后向散射系数。因为地物反射的能量取决于入射角，实际上，获取数据的幅宽越大，在距离向的后向散射系数的变化越大，这种变化和散射体的物理特性有关，是不能被校正的，只能通过一些相对的方法来弥补，如标准化 定标后处理 距离校正 介电常数影响校正 绝对校正 相关处理 辐射归一化 局部入射角校正 叠掩/阴影处理左-后向散射系数，中-局部入射角地图，右-叠掩/阴影地图 工具：/SARscape/Basic/Intensity Processing/Geocoding/Geocoding and Radi

10、ometric Calibration3.多时相SAR提取水稻种植区聚焦处理多视处理SAR RAW Data雷达SLC 图像雷达强度图像图像配准滤波(多时相图像)地理编码&定标特征提取图像分割图像分类聚焦扩展模块聚焦扩展模块图像镶嵌ENVISARscapeENVI配准水稻区域多时相水稻监测区域强度数据滤波地理编码&辐射定标水稻信息提取 选择一套默认的系统参数：Toolbox/SARscape/Preferences，Load PreferencesGeneral 覆盖同一地区的多幅雷达影像，如要进行时间序列分析、动态监测、多时相滤波处理等，需要进行图像间的配准处理。配准处理要求是斜距几何，并且

11、各个图像采用相同的接收几何。配准不同于地理编码，地理编码是将每个像素从斜距几何转化为地图投影 自动配准 使用交叉相关技术多时相SAR数据的自动配准 采用全自动方式实现亚像元精度 工具：/SARscape/Basic/Intensity Processing/Coregistration 得到精确的配准结果 多时相雷达图像滤波工具：/SARscape/Basic/Intensity Processing/Filtering/De Grandi Multi-temporal Filtering滤波前滤波前滤波后滤波后 将数据从雷达坐标系统转换到制图坐标系统，并定标为后向散射系数。/SARscape

12、/Basic/Intensity Processing/Geocoding/Geocoding and Radiometric Calibration 多时相后向散射系数时序分析/SARscape/General Tools/Time Series Analyzer/Raster 目的是查看水稻的后向散射系数与各个时相的关系 随着不同水稻生长周期，稻田的后向散射系数发生较大的变化 黑龙江一般从5月中旬开始插秧，7月份开始扬花孕穗，10月份水稻成熟。在7月份水稻已经盖住水田，水稻田表面较平整，这个时候后向散射系数最小；10月份水稻成熟，稻穗下垂，稻田表面较粗糙，后向散射系数达到最大。所以选择4/7/10月份SAR图像进行RGB彩色合成，10月份稻田后向散射系数大，在图上显示为蓝色。选择4/7/10月份SAR图像进行RGB彩色合成，10月份稻田后向散射系数大，在图上显示为蓝色。R：4月24日G：7月3日B：10月16日 用ENVI的信息提取工具/Classification/Classification Workflow