环视SAR成像处理中的几何失真校正算法

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(完整版)各种SAR成像算法总结,推荐文档

sr
(t)
Wa
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R(t) c
st
t
2R(t) c
(1.20)
n
Wa
t
R(t) c
p
t
nPRT
2R(t) c
其中，为目标的后向散射特性，Wa (A) 为方位向的天线方向性函数， c 为光速。
sr (t) 经正交解调后的复信号 s(t) 可以表示为：
s(t)
n
Wa
t
R(t) c
s0
t
1.2 SAR 回波信号模型
1.1 节分析了 SAR 成像的基本原理，本节推导 SAR 回波信号的数学模型，
给出 SAR 信号处理的理论基础。
chirp 信号是 SAR 系统中最常用的发射信号形式。假设雷达发射的 chirp 脉
冲串 st (t) 为：
n
st (t) p(t nPRT ) n
(1.19)
1.1 SAR 成像原理
本节以基本的正侧视条带工作模式为例，对 SAR 的成像原理进行分析和讨
论。
正侧视条带 SAR 的空间几何关系如下图所示。图中，αoβ 平面为地平面，
oγ 垂直于 αoβ 平面。SAR 运动平台位于 S 点，其在地面的投影为 G 点。SAR
运动平台的运动方向 Sx 平行于 oβ，速度大小为 va 。SAR 天线波束中心与地面的交点为 C，CG 与运动方向 Sx 垂直；S 与 C 的距离为 Rs ， B1SB2 称为天线波束的方位向宽度，大小为 a 。P 为测绘带内的某一点，一般情况下取斜距平面 CSP 进行分析，称 SAR 运动的方向 Sx 为方位向（或方位维），称天线波束指向
量 fd (t) 为：
fd

SAR影像几何校正研究

科技资讯 SC I EN C E &TE C HN O LO G Y I NF O R MA T IO N 信息技术合成孔径雷达,又名微波成像雷达,是指以“合成孔径”原理和脉冲压缩技术为理论基础,以高速数字处理和精确运动补偿为技术条件的高分辨率成像雷达。

S A R是一种高分辨率成像雷达,同时也是一种全天候的遥感对地观测技术,使用它可以在能见度极其恶劣的气候条件下获取类似光学照相的高分辨率雷达影像。

在制图、地质、灾害监测、水文、农业等众多领域有着广泛的使用。

随着星载和机载SAR技术的不断发展,对SAR影像的应用研究也逐步深入。

为了能应用SA R影像进行各种监测和分析统计,并且将SAR影像与其他各种影像进行融合、配准等,需要准确知道其对应的空间位置信息。

当需要知道空间位置信息,或者要进行多时相、多源信息的综合分析时,SAR 影像必须首先进行几何校正处理。

1 SAR简介SAR的工作原理;SAR是利用雷达与目标的相对运动,把雷达在不同位置接收到的目标回波信号进行相干处理,可以使小孔径天线得到大孔径天线的效果,这也是合成孔径的含义所在,采用这种技术的雷达被称为合成孔径雷达。

合成孔径雷达是利用雷达的多普勒效应在工作。

比如坐过火车的人都会有这样一种体验,两列火车交会时,听到对面火车的汽笛声,其音调会随着火车驶近而慢慢提高,远去而慢慢降低,即声波的频率发生变化。

2 SAR影像特征2.1SAR影像几何特征因为SAR的斜距成像特点,所以SAR影像上会出现和光学遥感影像显著不同的几何形变特征。

(1)透视收缩:SAR传感器是斜距测量仪器,它是面向雷达的坡面在S A R 斜距影像上被缩小。

透视收缩的程度与坡度及当地入射角有关。

(2)叠掩:假设目标到SAR方向的当地坡度大小超过了雷达入射角,那么从坡面的顶部反射的信号要先于坡面底部反射信号到达传感器,从而在S A R成像面上就会出现坡的顶、底颠倒的现象,这就是所说的叠掩。

一种新的机载SAR 图像几何校正和定位算法

关键词: 机载合成孔径雷达; 子孔径; 几何校正; 目标定位
中图分类号: TN957151
文献标识码 : A
文章编号: 037222112 ( 2007) 0320553204
A Novel Geometric Calibration a nd Target Location Algorithm for Air2Borne SAR Image
SUN Wen2feng1, 2, CHEN An1, DENG Hai2tao1, YU Gen2miao1, 3
( 1. China Electronic Technology Group Corporation No. 38 Research Institute, Hefei , Anhui 230031, China ; 2. Wuhan Radar Academy , Wuhan, Hubei 430019, China)
勒频率
r( i, j ) = x 2( i , j ) + y2( i , j ) + h2
fa(
i,
j)=
2Kv#
y( i , j ) r(i, j)
( 12)
最后, 在原始图像中选取斜距和多普勒频率最接近 r
#
x y
( 9)
3 几何校正和定位算法
几何校正和定位算法步骤:
第一步: 由式(3) 计算每个像素点在子孔径坐标系
中的坐标( x ( m, n) , y( m, n) ) ;
第二步: 由式( 9) 计算每个像素点的经纬度( b ( m,
n ) , a ( m, n) ) . 所需的坐标系旋转角 A在得到 GPS 给出

双站SAR图像几何失真校正方法研究

（ｙＬａ．ｏｄｒＳｇａｏｅｓｎ，ＸｉｉｎＵｎｖ，Ｘｉｎ７０７，Ｃｈｎ）ＫｅｂｆＲａａｉｎｌＰｒｃｓｉｇｄａｉ． ’ １０１ａｉａ
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ｔｈｘｓｅｃｆｔｅｄｆｅｅｃｓｉｑｉｔａｇｅａｄｖｌｃｔｅｗｅｎｔａｓｉｅｎｅｅｖｒｅｅｉｔｎｅｏｈｉｒｎｅｎｓｕｎｎｌｎｅｏｉｙｂｔｅｒｎｍｔｒａｄｒｃｉｅｆｔ
双站ＳＡＲ图像几何失真校正方法研究
易予生，张林让，刘昕，刘楠，张波
（安电子科技大学雷达信号处理重点实验室，西西安：针对双站合成孔径雷达（ＡＲ中由于发射机、收机斜视角和速度的不同导致获取图像存在几Ｓ）接
ｉｈｉｔｔｃｓｎｈｔｐｒｕｅｒｄｒＳｎｔｅｂｓａｉｙｔｅｉａｅｔｒａａ（ＡＲ）ｍａｅｈｍａｉｇｒｓｌｉｔｒｅｃｋｓｔｅｉｇｎｅｕｔｄｓｏｔｄ．ＴｈｓｐｐｒｃｎｅｎｓｉａｅｏｃｒｓｔｅｉｓｅｏｉｔｔＡＲｇｅｍｅｒｃｃｒｅｔｎ．ＡｃｏｄｎｏｔｅｇｏｔｙｏｈｉｔｔｃＳｈｓｕｆｂｓａｉＳｃｉｍａｅｇｏｔｉｏｒｃｉｏｃｒｉｇｔｈｅｍｅｒｆｅｂｓａｉＡＲ，ｔｅｔｈｓａｔｒｎｅｈｓｏｙｉｐｒｉｕａｌｎｌｚｄ．Ｉｄｉｏ，ｔｅｅｕｖｌｎｈｓｅｔｒ（Ｃ）ｍｅｈｄｉｌｎａｇｉｔｒｓａｔｌｒｙａａｙｅｃｎａｄｔｎｈｑｉａｅｔｐａｅｃｎｅＥＰ，ｔｏｓｉ

环视SAR成像处理中的几何失真校正方法

２ＣｌｇｆｎｏｍａｉｎＳｉｎｅａｄＴｃｎｌｇ，ＮａｊｎｎｖｒｉｆｒｎｕｉｓＡｓｒｎｕｉｓＮａｊｎｉｎｓ０１，Ｃｉａ．ｏｌｅｏｆｒｔｃｅｃｎｅｈｏｏｙｅＩｏｎｉｇＵｉｅｓｔｏｏａｔｃ＆ｙＡｅｔｏａｔ，ｎｉｇＪａｇｕ２１０６ｃｈｎ）
ＧｅｍｅｒｃｄｓｏｔｏｏｒｃｉｎｉｈｉｃｌｒｓａｎｎＡＲｍａｉｇｐｏｅｓｎｏｔｉｉｔｒｉｎｃｒｅｔｏｎｔｅｃｒｕａｃｎｉｇＳｉｇｎｒｃｓｉｇ
ＧＡＯ－ｈｅＺＨＵｉｙｎＹｅｓｎｇ，Ｄａ－ｉ（．ｅａｔｎｆｌｃｒｎｃＥｇｎｅｉｇＳａｇａｉｏＴｎｉｅｓｔ，Ｓａｇａ２０４１Ｄｐｒｍｅｔｅｔｉｎｉｅｒ，ｈｎｈｉａｏｇＵｎｖｒｉｏＥｏｎＪｙｈｎｈｉ０２０，Ｃｉａｈｎ；
ＡｂｔａｔＣｒｕａｃｎｉｇＳｎｈｔｐｒｒａａ（Ａｗｒｓｉｅｍ—ｃｎｍｏｅｓｒｃ：ｉｌｒａｎｎｙｔｅｉＡｅｔｅＲｄｒＳＲ）ｏｋｎｂａｓａｄ，ｗｈｓａａｃｓｃｕｏｅｒｄｒ
ａｔｎｏｉａｌｃｎｔｅｐｃｏｔｅｖｒｉａｉｅｔｏｎｅｎａｃｎｃｌｙｓａｓｗｉｈｒｓｅｔｔｈｅｃｌห้องสมุดไป่ตู้ｄｒｃｉｎ，ＳｈｔｔｅｉａｅｏｕｌｃｒｕａｒａｔＯｔａｈｍｇｓｆｆｌｉｃｌｒａｅ

弹载SAR图像几何失真校正误差分析

第29卷第2期电子与信息学报 Vol.29No.2 2007年2月 Journal of Electronics & Information Technology Feb. 2007弹载SAR 图像几何失真校正误差分析俞根苗①②邓海涛② 吴顺君①①(西安电子科技大学雷达信号处理国家重点实验室西安 710071)②(华东电子工程研究所合肥 230031)摘要：该文主要讨论了弹载侧视合成孔径雷达(SAR)在导弹下降飞行过程中所获取图像的几何失真校正及其误差分析问题。

由于要求成像的过程中，弹体的高度在不断减小，SAR 图像存在严重的几何失真,该文根据成像过程中的几何关系，说明了采用子孔径RD 算法获得的SAR 图像几何失真的校正方法，着重对校正后图像的几何失真误差进行了分析，通过成像处理仿真试验验证了几何校正方法以及误差分析的正确性。

关键词：合成孔径雷达；几何失真校正；误差分析；弹载SAR中图分类号：TN958 文献标识码：A 文章编号：1009-5896(2007)02-0383-04Error Analysis of Geometric Distortion Correctionof Missile-Borne SAR ImageYu Gen-miao①②Deng Hai-tao ② Wu Shun-jun①①(National Key Lab of Radar Signal Processing , Xidian University , Xi’ an 710071, China ) ②(East China Research Institute of Electronic and Engineering , Hefei 230031, China )Abstract : The paper concerns the error analysis of image geometric distortion correction for missile-borne side-looking SAR. Because of the decrease of altitude during SAR operation, the SAR image obtained by common used imaging algorithm is seriously distorted. In the paper, the geometric distortion correction method of the SAR image related to subaperture RD algorithm is presented. Especially, the errors of geometric distortion correction are analyzed. The effectiveness of the method and error analysis of the geometric distortion correction are demonstrated by simulation.Key words : Synthetic Aperture Radar(SAR); Geometric distortion correction; Error analysis; Missile borne SAR1 引言组合导航系统是精确制导武器的重要发展方向。

环视SAR几何失真校正误差分析及补偿技术研究

Ａｂｔａｔｒｕａ — ｃｎＳｓｒｃ：ＣｉｃｌｒＳａＡＲｓｍａｎｙｕｅｏｃｎａｃｉｇｉｈｒｃｓｎｇｉｅｓｉｓｗｈｒｅｍｅｒｉｉｌｓｄｆｒｓｅｅｍｔｈｎｎｔｅｐｅｉｉ－ｕｄｄｍｉｓｌ．ｅｅｇｏｔｙｏｅ
（ｏｅｆｒａｏｃｎｅｎｅｎｌｙＮｎｉｎｖｒｉｅｎｕｉｄｓｏａｔｓＮｎｎ０１，ｈａＣｌｇｏＩｏｍｔｎＳｉｃａｄＴｃｏｇ，ａｊｇＵｉｅｔｏＡｒａｔｓｎｔｎｕｉ，ａｊｇ１０６Ｃｉ）ｌｅｆｎｉｅｈｏｎｓｙｆｏｃａＡｒｃｉ２ｎ
Hale Waihona Puke 环视ＳＲ几何失真校正误差分析及补偿技术研究Ａ
毛新华
摘
朱岱寅
李
勇
朱兆达
２０１）１０６
（南京航空航天大学信息科学与技术学院南京
要：环视合成孔径雷达（ｒｌ — ａＲ主要用于在导弹精确末制导中进行景象匹配，成像几何精度对最终ｃｃａｓｎＡ）ｉｕｒｃＳ
ｅｔｍａｔｏｓｉｉｎ
１引言
合成孔径雷达（Ｒ常用的成像模式有条带式、扫描式Ｓ）Ａ
和聚束式，这３种模式的成像区域均位于雷达飞行路线的一侧，但在某些特殊场合，例如对地攻击精确末制导中为了与已有参考图像准确匹配，需要得到在飞行路线下方周围区域
ａｍｐｅｓｔｏｅｈｎｑｅｏｒｕａ — ｃｎＳｎｄＣｏｎａｉｎＴｃｉｕｓｆｒＣｉｃｌｒＳａＡＲ

弹载SAR图像几何失真校正误差分析

航系统（ｅｉａｉｔｎＳｓｅＩｒａＮｖａｉｙｔｍ，ＩＳ／形匹配、ＩＳｎｔｌｇｏＮ）地Ｎ／
ｏｉｓｌ— ｒＡＲｍａｅｆＭｓｉｅＢｏｎｅＳＩｇ
Ｙｎｍｉ０ ② ｕＧｅ．ａ ① ＤｅｇＨａ．ｏｎｉａ ② ｔ
，
ＷｕＳｕ．ｎｈｎｊ ① ｕ
① ＮａｉｎｌｙＬｂｏａａｉｎｌｒｃｓｉｇＸｄａｎｖｒｉ， ’ ｎ７０７，ｈｎ）（ｔａａｆＲｄｒＳｇａｏｅｓｎｉｉｎＵｉｅｓｔＸｉａ１０１ＣｉａｏＫｅＰｙ ②（ａｔｈｎｓａｃｎｔｕｅｏｅｔｉａｄＥｇｎｅｉｇＨｅｅ３０１ＣｉａＥｓＣｉａＲｅｅｒｈＩｓｉｔｆｃｍｎｃｎｎｉｅｒｎ，ｆｉ０３航系统是精确制导武器的重要发展方向。惯性导
２弹载ＳＡＲ工作的几何关系【。】
如图１所示，图巾曲线ＡＢ表示弹载ＳＡＲ的运动路径，
且在图巾所示坐标系的ｙｚ面内，Ａ点位于Ｄ轴上，图ｏ平ｚ
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ｔｈｐｐｒｃｎｅｎｔｅｒｏｎｌｓｓｏｍａｅｇｏｅｒｃｉｔｒｉｎｃｒｅｔｏｏｍｉｓｌ－ｏｎｅａｅｏｃｒｓｈｅｒｒａａｙｉｆｉｇｅｍｔｉｄｓｏｔｏｏｒｃｉｎｆｒｓｉｂｒｅｅｓｄ —ｏｋｎＡＲ．ｃｕｓｆｔｅｄｃｅｓｆａｔｔｄｕｉｇＳｉｅｌｏｉｇＳＢｅａｅｏｈｅｒａｅｏｌｉｕｅｄｒｎＡＲｐｒｔｏ，ｈＡＲｏｅａｉｎｔｅＳｉｇｂａｎｄｂｏｍａｅｏｔｉｅｙｃｍｍｏｎｕｅａｉｇａｇｒｔｍｓｓｒｕｌｉｔｒｅ．ｎｔｅｐｐｒｔｅｇｏｔｉｉｔｒｉｎｃｒｅｔｏｔｏｆｈＡＲｓｄｉｇｎｌｏｉｈｉｅｉｓｙｄｓｏｔｄＩｈａｅ，ｈｅｍｅｒｃｄｓｏｔｏｏｒｃｉｎｍｅｈｄｏｅＳｍｏｔｉａｅｒｌｔｄｔｓｂｐｒｕｅＲＤｌｏｉｈｉｒｓｎｅＥｐｃａｌ，ｈｒｏｓｏｅｍｅｒｃｄｉｔｒｉｎｃｒｅｔｏｍｇｅａｅｏｕａｅｔｒａｇｒｔｍｐｅｅｔｄ．ｓｅｉｌｔｅｅｒｒｆｏｔｉｓｏｔｏｏｒｃｉｎｓｙｇａｅａａｙｅｒｎｌｚｄ．Ｔｈｆｅｔｖｎｓｆｔｅｍｅｈｄａｄｅｒｒａａｙｉｆｔｅｅｍｅｒｃｉｔｒｉｎｃｒｅｔｏｒｅｅｆｃｉｅｅｓｏｈｔｏｎｒｏｎｌｓｓｏｈｇｏｔｉｄｓｏｔｏｏｒｃｉｎａｅ

一种基于FPGA的SAR图像几何失真校正方法[发明专利]

专利名称：一种基于FPGA的SAR图像几何失真校正方法专利类型：发明专利
发明人：朱岱寅,金微微,李勇,毛新华,崔爱欣,贺雪莉
申请号：CN201810833365.0
申请日：20180726
公开号：CN109146804A
公开日：
20190104
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种基于FPGA的SAR图像几何失真校正方法，步骤为：(1)根据成像场景参数，计算几何失真校正所需参数，并铺设校正点网格；(2)对于一列校正点，计算得到其在SAR图像中的坐标，进而得到其对应在DDR中存储的地址，将地址暂存在一个地址FIFO中；(3)每次从地址FIFO 中读取一个校正点网格的地址，进行一次读操作，读取该地址对应的数据，将数据暂存在另一个FIFO 中；(4)重复上述步骤(3)，直至该列校正点对应数据的读取全部完成，再写回DDR中；(5)重复步骤(2)‑(4)，直至校正点网格全部处理完成。

本发明实现了基于FPGA的SAR图像几何失真校正方法，使得PFA成像后图像的几何失真得到显著校正。

申请人：南京航空航天大学
地址：210016 江苏省南京市秦淮区御道街29号
国籍：CN
代理机构：南京经纬专利商标代理有限公司
代理人：施昊
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基于SAR影像模拟几何校正算法参数误差影响分析

ｓｕａｄＳＲｉａｅａｄｃｕｅｈｒｒｆｈａｅｍｔｉｇｐｒｍｔｒｓｃｓＣｒｃｉ）ａｗｒｔａｄｔｅｄｃｅｇｏｉｌｔＡｇ，ｎａｓｅｏｅｉｇａｈｎａａｅ（ｕｈａＰｐｅｉｏｍｅｍｔｅｏｔｍｃｅＧｓｎｔｏｓ，ｎｎｒｕｅｔｅ－ｈｅｈ
第２６卷第１０期２１００年ｌ０月
信号处理
ＳＧＮＡＬＰＩＲ０ＣＳＮＧＥＳＩ
Ｖｏ．６Ｎ．０１２．ｏ１０ｔ２ｌｃ．００
基于ＳＲ影像模拟几何校正算法参数误差影响分析Ａ
任三孩常文革刘向君
ＲＥａ．ａＣＮＳｎｈｉＨＡＮｎｇＬＵＸｉｎ－ｎＧＷｅ —ｅＩａｇｊｕ
（．ＳｈｏｆＥｅｔｏｉｃｅｃｎｎｉｅｒｎ，ＮＵ１ｃｏｌｏｌｃｒｎｃＳｉｎｅａｄＥｇｎｅｇｉＤＴ，Ｃｈｎｓａ４１０３；ａｇｈ，０７
ｃｎｒｏｎＧＰａｄｐｅｉｇｇｐｒｍｔｓｎｆｈｔＵｔｅｒｅｓｇａｅｄｎｕｍａｃｌ，ａｅｎｇｔｎｂｏｄａ— ｏｔｌｉｔｏｐｓ（Ｃ）ｎｒｃｅｉｉａａｅｒａｄｏａａｏｓｉｎｂｏｅａｔｔａｙｈｓｅｏｅｒｔｓｍａｎｅｔｈｐｃｎｃｏｉｌｂｔａｔｔｎａｄｕｅｉｅ．ＨｗｖｒｔｐｔａａｔｓｆＡａｅｓｕａｏ（ｕｈａｅｃｕｓｎｌ，ｙｎｅｈ，ｅｌｔｅｉｎｓｄｗｄｌｎｏｙｏｅｅ，ｈｉｕｐｒｅＲｉｇｉｌｉｓｃｓｔｏｒａｇｆｉｈｉｔｎａｓｎｅｎｍｅｒｏＳｍｍｔｎｈｅｅｌｇｇｒａｒｎｅｄｇａｅｖｔｎｍｄｌａ，ｔ）ｂａｒｒｓｃｅｍａｕｎｑｉｍｎｓｔｉｒｃｅｈｓｗｌｃａｇｅｆａｒｆｈａｇ，ｉｔｌａｏｏｅｄｔｅｉｌｅｉａｃｅｒｒｓｉｅｔｅｓｒｇｅｐｅｔａｅｍｐｅｉ．Ｔｉｉｈｎｅｈｔｅｏｅｅｏｎｈｉｕ＇ｓｌｔｅｕｔ

几何失真及校正

几何失真及校正图像在获取过程中，由于成像系统的非线性、飞行器姿态的变化等原因，成像后的图像与原景物图像相比，会产生比例失调，甚至扭曲。

这类图像退化现象称之为几何失真（畸变）。

产生这种原因有：成像系统本身具有的非线性，摄像时视角的变化，被摄对象表面弯曲等。

例如，由于视像管摄像机及阴极射线管显示器的扫描偏转系统有一定的非线性，常常枕形失真或者桶形失真；由于斜视角度获得的图像透视失真等等。

几何失真主要是由于图像中的像素点发生位移而产生的，其典型表现为图像中的物体扭曲、远近比例不协调等。

解决这类失真问题的方法成为几何畸变校正，简称为几何校正。

有成像系统引起的几何失真的校正方法有两种：一种是预畸变法，即采用与畸变相反的非线性扫描偏转法，用来抵消预计的图像畸变；另一种方法是所谓的后验校正法，使用多项式曲线在水平和垂直方向去拟合每一畸变的网线，然后求的反变换的校正函数，用这个校正函数即可校正畸变图像。

几何畸变校正分为两步：第一步是对原图像坐标空间进行几何变换，以使像素落在正确的位置上；第二步是重新确定新像素的灰度值，这是因为经过上面的坐标变换后，有些像素点有时被挤压在一起，有时又被分散开，使校正后的像素不落在离散的坐标点上，因此需要重新确定这些像素的灰度值。

几何畸变的描述任意几何级那都可以由非失真坐标系（x,y）变换到失真坐标系（x’,y’）的方程来定义。

(4.1)设f(x,y)是无失真的原始图像，g(x’,y’)是f(x,y)畸变的结果，这一失真的过程是已知的，并且可用函数h1(x,y)和h2(x,y)定义，于是有(4.2)这是几何校正的基本关系式，这种失真的复原问题实际上是映射变换问题。

几何校正1几何变换从几何校正的基本关系可见，已知畸变图像g(x’,y’)的情况下要求原始图像f(x,y)的关键是要求的函数h1(x,y)和h2(x,y)，则f(x,y)的求取方法就较为简单了。

但实际中往往h1(x,y)和h2(x,y)不知道，这时我们可以采用后验校正法。

SAR影像的几何精纠正

SAR影像的几何精纠正
王冬红;王番;周华;刘智
【期刊名称】《遥感学报》
【年(卷),期】2006(010)001
【摘要】SAR影像几何纠正中的一个重要问题是建立其构像模型.在阐述F.Leberl 模型的基本原理和方法的基础上,针对星载SAR成像处理过程中多普勒中心频率不为零的现象,采用多项式拟和多普勒中心频率的方法,修正零多普勒条件方程,建立起既适合星载又适合机载SAR传感器的F.Leberl构像模型.机载和星载SAR影像的实验结果表明,文中提出的改进算法能显著地提高F.Leberl模型对星载SAR影像的定位精度,同时也适合于对机载SAR数据的处理,并且解算过程稳定,收敛很快,精度较高.
【总页数】5页(P66-70)
【作者】王冬红;王番;周华;刘智
【作者单位】信息工程大学,测绘学院,河南,郑州,450052;信息工程大学,测绘学院,河南,郑州,450052;中国人民解放军61512部队,北京,100088;信息工程大学,测绘学院,河南,郑州,450052
【正文语种】中文
【中图分类】TP722.6;TP751.1
【相关文献】
1.星载SAR影像的定位与几何纠正 [J], 张雷雨;张飞
2.TerraSAR-X数据验证几何纠正影像促进SAR立体影像匹配的可行性 [J], 李文涛;马安东;侯秀秀
3.卫星影像的快速几何精纠正方法探讨——以广西地区环境星影像纠正为例 [J], 朱俊琦;海敏;韦金丽
4.一种基于 RPC 模型的 SAR 影像几何精纠正新方法 [J], 刘美琳
5.基于F.Leberl改进模型的星载SAR影像精纠正 [J], 王冬红;刘军;张莉
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弹载SAR图像几何失真校正方法

收稿日期!!""#$"%$"&基金项目!教育部重点项目!’"#’%!"作者简介!俞根苗!’(%)$"#男#中电集团*&所高级工程师#西安电子科技大学博士研究生+弹载!"#图像几何失真校正方法俞根苗’!!!邓海涛!!吴顺君’!’,西安电子科技大学雷达信号处理重点实验室"陕西西安!-’""-’#!,华东电子工程研究所"安徽合肥!!*""*’$摘要!探讨了装载在导弹上的侧视合成孔径雷达"./0#在导弹下降飞行过程中所获取图像的几何失真校正问题+根据导弹在要求合成孔径雷达成像期间内的飞行特点!建立了./0工作的空间几何模型$由于成像过程中!弹体高度不断减小!./0图像存在严重的几何失真+根据成像过程中的几何关系!提出了采用子孔径01算法获得的./0图像几何失真的校正方法!通过仿真验证了该方法的正确性+关键词!合成孔径雷达$几何失真校正$弹载./0中图分类号!23(#’!!文献标识码!/!!文章编号!’""’$!)"""!""%#"*$"*&%$")!"#$%&’%()"%*"#(+,&+-#%(#+%.,%((",#+%.%’*+--+/"01%(."234!"#$%&’()*’#!#+,-#.)(&/)*!#0"123%&43%’!’+456789+:;08<8=.>?@8AB =:C 5D D >@?#E ><>8@F @>G +#E >H 8@!-’""-’#I J >@8$!+K 8D LI J >@805D 58=C J M @D L +:;K A 5C L =:@>C 8@<K @?>@55=>@?#N 5;5>!!*""*’#I J >@8"31-#(5,#%!2J >D O 8O 5=C :@C 5=@D L J 5>D D P 5:;>Q 8?5?5:Q 5L =>C C :==5C L >:@:;Q >D D >A 5$9:=@5D ><5$A ::R >@?./0<P =>@?>L D<5D C 5@<>@?;A >?J L +/C C :=<>@?L :L J 5Q >D D >A 5;A >?J L ;58L P =5D #L J 5./0:O5=8L >:@?5:Q 5L =>C Q :<5A >D O =5D 5@L 5<+S 5C 8P D 5:;L J 5<5C =58D 5:;8A L >L P <5<P =>@?./0:O 5=8L 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+**!3:+*　万方数据图’!成像带与导弹飞行路径在地面的投影平行的成像几何关系两条点划线间的区域为成像带!波束随时间变化作视角"雷达波束中心线与过飞行路径且垂直于地面的垂直面的夹角#调整!使得成像带与飞行路径在地面的投影平行:设在/;"时刻!雷达处于5点!其波束中心照射的点目标为<!设<点到5点的距离为="!在孔径时间内经过时间/雷达运动到6点:!"/#表示5点和6点间的连线与9轴的夹角!"是5<与8*9平面的夹角!#是过5<且平行于>轴的平面"包含图中"5<#的平面#与>*9平面的夹角!#点在8轴上!5<与5#的夹角为"!5#与5?的夹角为#:根据文献$%%的分析和仿真!采用子孔径处理!可获得聚焦的./0图像+不过由于弹体的高度的变化!所获得的图像存在严重的几何失真!下面重点讨论由于平台高度变化引起的图像几何失真的校正问题!并且为说明问题方便!暂忽略地球曲率的影响+图!!多点目标子孔径成像几何关系:!图像几何失真的校正方法!"#!几何失真分析模型!!考虑一个子孔径时间内地面多个散射点在成像过程中几何关系!如图!+线段@-表示一个子孔径时间内雷达运动的路径!5点是子孔径的中心点:通常!在导弹下降飞行过程中!水平向和垂直向有一定的加速度变化!也就是说图中的线段@-不是严格的直线段!不过由于采用子孔径处理!子孔径时间很短!可把线段@-近似看成直线段"即忽略加速度的影响!这样的近似对许多飞行速度较快的导弹是合理的!空间多条直线段连接在一起近似成导弹的曲线路径#!这里把线段@-看成直线:?是坐标原点!它是5点在地面的投影!以?5为9轴!@-在地面的投影且沿飞行方向为8轴!图*!多点目标在等效成像平面中的示意图>轴垂直于8*9平面且方向指向需要成像的一侧:图中的椭圆形区域表示雷达在子孔径中心点5时波束照射区域!在区域中有<!<’!<!!<*!<)#个点!其中<是波束中心照射点!<’!<*点与<点有相同的>坐标!<!!<)点与<点有相同的8坐标!且各点到<的距离相等!#点是过<!<!!<)*点的直线与8轴的交点!A 点是过<点且与@-垂直的直线与@-的交点!不难证明#A 垂直于@-!且<A 是<点到直线@-的垂直距离:由于./0成像是在其数据采集平面上进行处理!因此对于<点目标!其处理平面为平面@-<!同样其余)点的处理平面分别为@-<’!@-<!!@-<*!@-<)!为便于分析!可将平面@-<’!@-<!!@-<*!@-<)以@-为轴分别旋转到@-<平面!即在处理平面@-<中分别找到点目标<’!<!!<*!<)的对应位置!在这里称@-<处理平面为等效成像平面:若以5为原点!沿@-直线作!轴!过5点!在@-<平面上且平行于<A 的直线为B 轴!B 轴的正方向指向波束照射的一侧!显然在新的坐标系中!B 轴代表距离向!!轴代表方位向:#个点目标在新的坐标平面B 5!的等效位置示意图如图*所示+通过换算可得出#个点目标在平面坐标系B 5!中的新坐标!等效成像平面上的散射点在成像处理后-&*第*期!!!!!!!!!!!!!!俞根苗等!弹载./0图像几何失真校正方法　万方数据的图像上的分布与成像算法有关系!这里重点讨论采用子孔径01算法时图像几何失真的校正问题+!"!!几何失真校正从地面场景图像到最后的./0图像!它们的对应关系可通过两次转换得到!首先需找到地面目标投影到等效成像平面的坐标关系!其次要得出等效平面坐标与最后./0图像的坐标关系+下面分别分析这两个变换关系+"地面到等效平面的坐标关系!在波束照射区内任选一点目标在地面坐标系中的坐标为">!8!"#!旋转至等效成像平面后!设其坐标为"B !!#!根据图!的几何关系!得到下面的坐标变换关系B ;""2$D >@!C 8$C :D !#!D >!#’%!!!"’#!;8$D >@!D 2$C :D !!!"!#其中2为子孔径时间中心时刻平台的高度!航迹倾角!;L ?C’"E ’%E !#!这里E ’!E !分别为子孔径中心时刻平台水平向和垂直向速度大小+#等效成像平面到./0图像的关系!设等效成像平面上一散射点坐标为"B !!#!根据算法原理!经01算法成像后!其在./0图像上的坐标为"=F !G )#!则=F ;"B !D !!#’%!!!"*#G );"!E %$#D >@"L ?C’"!%B ##!!")#其中=F 表示在等效成像平面上的散射点到子孔径中心时刻雷达所在位置的距离!G )表示散射点对应的多普勒频率!E 为雷达运动速度!且E ;"E !’D E !!#’%!:图)!01成像及几何校正流程图根据以上两个坐标转换关系!可得出地面点目标与./0图像对应的坐标变换关系>;"=!F C 2!C "’%D >@!!#$"=F $$$G )%"!E #C 2$C :D !#!#’%!!!"##8;=F$G )%"!E D >@!#C 2$C L ?!!:"%#!!式"##!"%#确定了图像点的坐标"=F !G )#与地面坐标点">!8#之间的变换关系+01成像及几何校正算法流程图&*!-’如图)所示+图)中的距离向重采样和方向向重采样实际上包含两个过程!一是根据式"##!"%#所示的地面实际坐标">!8#与./0图像坐标"=F !G )#间的关系!将均匀的./0图像坐标"=F !G )#转化为地面图像坐标">!8#(由于式"##!"%#的变换关系是非线性的!因此转换后的地面图像坐标">!8#是非均匀的!重采样处理的第二个过程就是在距离向和方位向采用插值处理!使地面图像像素点的间隔均匀!得到与实际场景一致的图像+由变换公式可知!变换中利用到了子孔径中心时刻平台的高度信息)水平向和垂直向速度信息!这些信息可由安装在平台上的惯导设备提供+;!几何失真校正方法的仿真试验$"#!输入参数!!"系统参数!发射信号带宽为’""WN X !发射脉宽为’"$D !采样率为’!"WN X !B 0T 为’""""N X !发射波长为"+"’-#Q+#子孔径中心时刻平台及其他参数!天线高度为*#R Q !水平向速度为!"""Q %D !竖直向速度为’"""Q %D!成像带与飞行路径在地面的投影距离为!(R Q+$"!!点阵的仿真下面以点阵代表地面场景进行仿真+&&*!!!!!!!!!!!!!!!!西安电子科技大学学报!自然科学版"!!!!!!!!!!!!!!!!第**卷　万方数据"坐标系建立!设雷达在子孔径中心时刻的坐标为!""""*#"""#"地面点阵目标的坐标为为!!("""D !%C ##H !"""C ’-#""D !’C ##H’""""#"其中%;’%("’;’%("点阵代表地面’+%R QY "+&R Q 的区域+#01算法下模拟结果!根据上面参数进行点阵目标的回波模拟"并采用01算法进行成像处理"结果如图#所示+图中距离向每个单元代表的距离为’+!#Q "方位向成像时采用去调频处理"此时方位向代表的是频率"每单位间隔代表的频率为!’""""$’"!)#N X +根据01算法几何关系校正公式!##和!%#"并对./0图像进行重采样"得到几何校正的结果如图%所示+几何校正后"距离向和方位向输出像元的间距由具体要求确定"这里取每个像元间距代表!Q "校正后的图像位置及图像大小选取也可根据要求确定"这里选取校正后的图像大小距离向!")&点"方位向’"!)点"并且取图像距离向第一个像元代表的地面>向坐标为!&"""Q "图像方位向中心位置!第#’*点#代表地面8向坐标为Z ’-#""Q "即校正后的图像在以孔径中心时间时天线所在位置在地面上的投影为原点"飞行方向在地面上的投影为8方向建立的坐标系下"校正后的图像坐标可表示为!!&"""D !%C ’#H !"C ’-#""D !’C #’*#H!""#"仿真结果与地面设定的场景完全一致+图#!./0成像结果图%!./0图像几何校正结果!!根据以上仿真结果以及对其分析可知"文中提出的图像几何校正方法是正确的+<!结束语根据成像的几何关系"引入了等效成像平面概念"结合01成像算法"建立了几何失真校正的数学模型"通过对点阵目标的成像及几何校正的仿真试验"得到和设定的场景几何关系一致的图像"验证了文中提出的几何校正方法的正确性+应该指出"在实际工作中"由于惯性导航系统给出的子孔径中心时刻的高度%速度等均存在误差"子孔径时间内雷达所运动的路径并非严格的直线以及其他一些因素的影响"经几何校正的图像和实际的场景之间会存在一定的误差"限于篇幅"几何校正的误差分析将另外讨论+另外"若要求./0在导弹作大机动飞行时也能成像"则忽略三维加速度的影响是否合理有待进一步研究+参考文献!&’’邹维宝"任思聪"李志林,合成孔径雷达在飞行器组合导航系统中的应用&U ’,航天控制"!""!"!’#(-’$&’+&!’张澄波,综合孔径雷达原理)))系统分析与应用&W ’,北京(科学出版社"’(&(+&*’刘永坦,雷达成像技术&W ’,哈尔滨(哈尔滨工业大学出版社"’(((+&)’I P =A 8@<5=UI "W C 1:@:P ?J03+.6@L J 5L >C/O 5=L P =508<8=.6D L 5Q8@<.>?@8A B =:C 5D D >@?&W ’+35[\:=R (U :J @]>A 56^.:@C M @C "’((’+&#’燕!英"周荫清"李春升"等,弹载合成孔径雷达成像处理及定位误差分析&U ’,电子与信息学报"!""!"!)!’!#(’(*!$’(*&+&%’俞根苗"尚!勇"邓海涛"等,弹载侧视./0信号分析及成像研究&U ’,电子学报"!""#"**!##(--&$-&!+&-’7>_J 5@;8@?"N P 8@?\P 8@98:"S 8:_J 5@?+25C J @:A :?6:;I :@L >@P :P D058A $L >Q 5./0M Q 8?>@?&U ’+U :P =@8A:;E ><>8@F @>G 5=D >L 6"!""*"*"!)#())%$))(+!编辑"齐淑娟#!!(&*第*期!!!!!!!!!!!!!!俞根苗等!弹载./0图像几何失真校正方法万方数据弹载SAR图像几何失真校正方法作者：俞根苗，邓海涛，吴顺君， YU Gen-miao， DENG Hai-tao， WU Shun-jun作者单位：俞根苗,YU Gen-miao(西安电子科技大学,雷达信号处理重点实验室,陕西,西安,710071;华东电子工程研究所,安徽,合肥,230031)，邓海涛,DENG Hai-tao(华东电子工程研究所,安徽,合肥,230031)，吴顺君,WU Shun-jun(西安电子科技大学,雷达信号处理重点实验室,陕西,西安,710071)刊名：西安电子科技大学学报（自然科学版）英文刊名：JOURNAL OF XIDIAN UNIVERSITY(NATURAL SCIENCE)年，卷(期)：2006，33(3)引用次数：2次参考文献(7条)1.邹维宝.任思聪.李志林合成孔径雷达在飞行器组合导航系统中的应用[期刊论文]-航天控制 2002(1)2.张澄波综合孔径雷达原理--系统分析与应用 19893.刘永坦雷达成像技术 19994.Curlander J C.McDonough R N Synthetic Aperture Radar System and Signal Processing 19915.燕英.周荫清.李春升.许丽香弹载合成孔径雷达成像处理及定位误差分析[期刊论文]-电子与信息学报 2002(12)6.俞根苗.尚勇.邓海涛.张长耀.葛家龙.吴顺君弹载侧视合成孔径雷达信号分析及成像研究[期刊论文]-电子学报2005(5)7.李真芳.黄源宝.保铮大面积连续实时SAR成像技术[期刊论文]-西安电子科技大学学报(自然科学版) 2003(4)相似文献(7条)1.期刊论文李勇.朱岱寅.朱兆达.Li Yong.Zhu Daiyin.Zhu Zhaoda环视SAR成像处理中的几何失真校正算法-南京航空航天大学学报2009,41(2)环视合成孔径雷达(SAR)图像用于导弹精确来制导中的景象匹配处理,需要满足几何精度的要求.校正由雷达平台不规则运动和天线圆周扫描导致的图像几何失真,是环视SAR成像处理中的关键步骤.文中在利用线性距离多普勒算法生成子图像的前提下,提出了一种基于像源与像点映射关系的距离多普勒域图像几何失真校正算法.该算法无需复杂的坐标系转换计算,实现了360°范围内任意波束指向上SAR子图像几何失真校正.地面点目标仿真和实测教据成像结果证明了该算法的有效性.2.期刊论文俞根苗.邓海涛.吴顺君.Yu Gen-miao.Deng Hai-tao.Wu Shun-jun弹载SAR图像几何失真校正误差分析-电子与信息学报2007,29(2)该文主要讨论了弹载侧视合成孔径雷达(SAR)在导弹下降飞行过程中所获取图像的几何失真校正及其误差分析问题.由于要求成像的过程中,弹体的高度在不断减小,SAR图像存在严重的几何失真,该文根据成像过程中的几何关系,说明了采用子孔径RD算法获得的SAR图像几何失真的校正方法,着重对校正后图像的几何失真误差进行了分析,通过成像处理仿真试验验证了几何校正方法以及误差分析的正确性.3.会议论文邹海丽.朱岱寅SPECAN算法在大斜视ScanSAR中的应用2008详细推导了在大斜视情况下Specan算法的流程;针对大斜视角下SAR信号距离走动大和距离弯曲小的特点,用Specan算法在时域校正距离徙动,并详细分析了其校正特性;推导了大斜视下图像的几何失真校正问题,并把其和扇形失真校正融为一体,不增加计算量,保持了specan算法的快速特性;推导了在距离向应用dechirp处理的方法和流程,进一步提高了算法的效率;仿真结果证明了算法的有效性.4.期刊论文俞根苗.邓海涛.张长耀.吴顺君.YU Gen-miao.DENG Hai-tao.ZHANG Chang-yao.WU Shun-jun弹载侧视SAR成像及几何校正研究-系统工程与电子技术2006,28(7)针对装载在导弹上的侧视合成孔径雷达(SAR)在导弹下降飞行过程中成像处理及图像的几何校正问题,根据导弹所要求的合成孔径雷达成像期间内的飞行特点,建立了SAR工作的空间几何模型.由于要求成像的过程中,弹体的高度在不断减小,SAR图像存在严重的几何失真.根据成像过程中的几何关系,提出了校正SAR图像几何失真的方法,通过成像处理仿真试验验证了所提出的几何失真校正方法的有效性.5.期刊论文毛新华.朱岱寅.李勇.朱兆达.Mao Xin-hua.Zhu Dai-yin.Li Yong.Zhu Zhao-da环视SAR几何失真校正误差分析及补偿技术研究-电子与信息学报2008,30(11)环视合成孔径雷达(circular-scan SAR)主要用于在导弹精确末制导中进行景象匹配,成像几何精度对最终的目标定位至关重要.由于GPS/IMU测量误差的存在,使得环视SAR在采用基于GPS/IMU的成像几何失真校正方法进行校正后图像仍存在一定的失真.该文分析了环扫天线扫描角度误差和天线相位中心(APC)位置测量误差对成像几何失真校正的影响,并针对环视SAR的特点提出了有效的基于数据的运动参数估计方法.实测数据处理结果验证了分析的正确性及补偿方案的可行性.6.期刊论文李勇.朱岱寅.朱兆达.Li Yong.Zhu Dai-yin.Zhu Zhao-da机载合成孔径雷达大斜视高分辨率重叠子孔径成像算法研究-电子与信息学报2006,28(9)该文提出了一种结合图像二维几何失真校正和空变相位误差补偿的大斜视、高分辨率机载合成孔径雷达重叠子孔径成像处理方法.其运动补偿过程不需要实时调整雷达参数,易于工程实现.整个成像处理过程融合了基于频谱分析的分步变换技术,以线性距离多普勒算法生成子孔径图像为前提,根据转台成像的基本原理,通过固定参考系下地理坐标的变换和定位,实现了不同子孔径图像之间散射点的距离和多普勒对准,并有效地补偿了空变剩余相位误差.点目标仿真和实测数据成像结果证明了该处理方法的有效性.7.学位论文高叶盛环视合成孔径雷达成像算法研究2007合成孔径雷达（SAR）是一种高分辨成像雷达，具有全天时、全天候、能够远距离成像的特点，在现代国民经济和国防事业发展中具有重要的作用。

SAR影像的几何精纠正

2 F. Leber l模型的基本原理 [ 3]
2. 1 距离条件
如图 1, 设 RS 为雷达天线中心 S 到地面点 P 的
距离
(斜距
),
D
S
为扫
0
描
延ห้องสมุดไป่ตู้
迟,
H
为传感器到数据归
化平面 (基准面 )的航高, R0 为扫描延迟在数据归化
面上的投影, ( X, Y, Z ) 为点 P 的物方空间坐标,
F. L eberl模型是目前被广泛使用的 SAR 构像模型, 它建立在 SAR 成像的零多普勒条件和距离条件上, 较好地体现了 SAR 成像的物理条件。但是由于地球自转等因素的影响, 星载 SAR 传感器的雷达波束与天线的速度矢量之间不存在严格的正交关系, 波束中心的多普勒频率通常不为零, 此时 F. L eberl模型的零多普勒条件不满足。针对此现象, 本文采用多项式拟和多普勒中心频率的方法, 对原始的 F. L eberl模型进行修正, 以更真实地描述星载 SAR 传感器成像时的几何关系。 ERS 卫星影像和机载 SAR 影像的实验结果表明, 文中提出的改进方法可显著提高 F. L eberl模型的定位精度, 并且模型参数解算过程稳定, 对星载、机载 SAR 影像具有普遍适用性。
再保持为零。对于星载 SAR 影像, 其多普勒条件应严格表示为 [ 4] :
fD = -
2 R
S
R
v
=-
2 RS
[X S
(X
- XS
)
+
YS
(
Y-
YS
)
+
ZS
(Z
-

SAR影像几何校正

SAR影像几何校正
张永红;林宗坚;张继贤;甘梦龙
【期刊名称】《测绘学报》
【年(卷),期】2002(031)002
【摘要】SAR影像的几何校正是阻碍其应用的瓶颈问题,目前所用的方法都有其局限性.介绍描述SAR构像几何的坐标系统及距离-多普勒方程,同时,介绍卫星轨道及描述卫星轨道的参数.为提高几何校正的精度,提出一种由几个离散点的值内插整个弧段上卫星状态向量的轨道模拟算法.在此基础上,给出利用DEM进行SAR影像几何校正的方法.该方法以时间参数为自变量,迭代解算距离-多普勒方程,计算DEM中点每一点对应的影像坐标,最后进行了实验与讨论.
【总页数】5页(P134-138)
【作者】张永红;林宗坚;张继贤;甘梦龙
【作者单位】中国测绘科学研究院,北京,100039;中国测绘科学研究院,北
京,100039;中国测绘科学研究院,北京,100039;湖南衡阳市国土管理局,湖南,衡阳,421001
【正文语种】中文
【中图分类】P237
【相关文献】
1.基于SAR影像模拟几何校正算法参数误差影响分析 [J], 任三孩;常文革;刘向君
2.基于影像模拟的SAR几何校正准自动方法 [J], 张永红;张继贤;杨崇源
3.SAR影像几何校正研究 [J], 孟祥宇
4.SAR影像几何校正中重采样和插值方法探析 [J], 孟祥宇
5.星载SAR图像几何校正影响要素分析 [J], 范明虎;赵建辉;田军锋;左宪禹;李宁因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于SAR的遥感图像几何校正研究

基于SAR的遥感图像几何校正研究摘要：高分辨率遥感卫星和合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)的空前进步，能够为地形图测绘提供重要的数据源。

SAR作为一种主动式微波遥感，其影像的高几何分辨率对制图非常有利，可用于测绘地形图、制作正射影像图、编绘各种专题图。

本文讲述了雷达遥感原理及图像的几何校正方法。

关键词：合成孔径雷达:几何校正；数字高程模型；Abstract: With the country’s economic development, there is a growing demand for the topographic maps . High-resolution remote sensing satellites and SAR have had an unprecedented progress and it becomes an important data source for the topographic mapping. SAR as an positive microwave remote sensing, high geometric resolution of its images are very beneficial to mapping. It can be used for mapping topographic maps, produced orthophoto maps, compilation of various thematic maps. This paper describes the principles of radar remote sensing and image geometric correction method.Keyword: Synthetic Aperture Radar; Geometric Correction; Digital elevation model一、引言高分辨率遥感卫星以及影像处理系统的相继出现使得困难地区的地形图测绘和快速更新大比例尺地形图成为可能。