微波遥感第三章

光滑表面没有斑点效应
3.3 侧视雷达图像的信息特点
第三章 微波图像的特点
二、3.地2 斑物目点标噪的声几及种降类斑型处理
• 多视处理
通过分割合成孔径的多普勒带宽获得独立测量，分割的孔径分别成 像，然后进行平均处理。
多视处理抑制斑噪，以牺牲系统分辨率为代价
3.3 侧视雷达图像的信息特点
第三章 微波图像的特点
3.3 侧视雷达图像的信息特点
第三章 微波图像的特点
面散射和体散射的区别： 面散射的强度与表面复介电常数成正比，散射特性曲 线的形状由表面粗糙度决定； 体散射的散射强度与内部物质介质的不连续程度成正 比，其散射曲线的形状由平均介电常数等因素决定。
3.3 侧视雷达图像的信息特点
三、影响雷达图像色调的因素 7、角反射器效应
回波信号很强
第三章 微波图像的特点
3.3 侧视雷达图像的信息特点
第三章 微波图像的特点
3.3 侧视雷达图像的信息特点
角反射器的方位角
第三章 微波图像的特点
3.3 侧视雷达图像的信息特点
第三章 微波图像的特点
角反射器回波强度与材料有关。 金属角反射器>混凝土角反射器>木质角反射器
3.3 侧视雷达图像的信息特点
3.3 侧视雷达图像的信息特点
三、影响雷达图像色调的因素
3、波长 衡量地物表面粗糙度的参量 波长不同，目标复介电常数不 同、影响到穿透、反射
波长对回波的影响即波长与后向散射 系数是比较不确定的，尤其是海面，
λ 陆地上的关系可以用 −n 来表示，其
中0<n<1。尤其适用于X和P波段。
第三章 微波图像的特点
四、雷达图像中的某些虚假现象 地物的反射、散射和多路径散射
第三章 微波图像的特点
3.3 侧视雷达图像的信息特点
旁瓣的影响
第三章 微波图像的特点
3.3 侧视雷达图像的信息特点
第三章 微波图像的特点
五、雷达图像中的其它异常现象
雷达天线的旁瓣和图像处理过程中有时会产生图像异常和图 像模糊
旁瓣的影响 • 造成航迹向图像模糊 • 造成旁瓣条带 • 高增益天线也有可能导致
3.3 侧视雷达图像的信息特点
第三章 微波图像的特点
3.3 侧视雷达图像的信息特点
第三章 微波图像的特点
3.3 侧视雷达图像的信息特点
第三章 微波图像的特点
频率越高，物质的衰减作用越大，有效穿透性低。这对于植 被的回波影响较大，频率越高，穿透力差，回波主要来自植 被的上部，而频率低时，穿透力强，回波主要来自植被下面 的地表面。
当俯角为 β 时，
ΔR = ΔG cos β
于是
y1 −
y2
=
f sec β
(G1 −G2 ) =
f
′(G1 −G2 )
=
a
1 sec
β
(G1
−
G2
)
3.2 侧视雷达图像的几何特点
距离向比例尺：
第三章 微波图像的特点
3.2 侧视雷达图像的几何特点
第三章 微波图像的特点
二、透视收缩与叠掩
S β
θ＝ 90－(β＋α)
第二层介质均匀则只有表面散射无体散射
3.3 侧视雷达图像的信息特点
不 同 地 物 的 面 和 体 散 射
第三章 微波图像的特点
3.3 侧视雷达图像的信息特点
回波曲线与内部物质 的平均介电常数有关。 平均介电常数小则消 耗小，体散射强； 回波曲线随平均介电 常数小则高而平缓， 大则低
第三章 微波图像的特点
三、影响雷达图像色调的因素
第三章 微波图像的特点
3.3 侧视雷达图像的信息特点
第三章 微波图像的特点
3.3 侧视雷达图像的信息特点
第三章 微波图像的特点
三、影响雷达图像色调的因素
1、粗糙度 与波长有关，同一地表面入射波长短时粗糙，长时光滑
h
<
8
λ sin
β
3.3 侧视雷达图像的信息特点
第三章 微波图像的特点
二、透视收缩与叠掩
第三章 微波图像的特点
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3.2 侧视雷达图像的几何特点
二、透视收缩与叠掩
第三章 微波图像的特点
透视收缩
3.2 侧视雷达图像的几何特点
二、透视收缩与叠掩
第三章 微波图像的特点
叠掩
3.2 侧视雷达图像的几何特点
第三章 微波图像的特点
叠掩
3.2 侧视雷达图像的几何特点
三、雷达阴影
第三章 微波图像的特点
3.3 侧视雷达图像的信息特点
理想粗糙表面的平 均散射系数：
σ0 (θ) = σ0 (0) cos θ
一般在陆地上空，雷达波束 的入射角都在平直区范围 内，平均后向散射系数变化 不大，地物的回波强度随距 离变化不大
第三章 微波图像的特点
3.3 侧视雷达图像的信息特点
第三章 微波图像的特点
3.3 侧视雷达图像的信息特点
地物表面即可看作是光滑表面，这就是瑞利准则。
粗糙度跟俯角的关系：俯角小， 地表光滑
3.3 侧视雷达图像的信息特点
第三章 微波图像的特点
三、影响雷达图像色调的因素
2、复介电常数——介电常数和损耗因子 高则反射作用大、穿透作用小
含水 量多 少决 定了 复介 电常 数的 大小
3.3 侧视雷达图像的信息特点
第三章 微波图像的特点
三、影响雷达图像色调的因素
地物后向散射通常以雷达后向散射截面积或后向散射系数 来表达。
σ0
=
f
(λ,
θ,
P,
φ,
ε,
Γ1,
Γ 2
,V
)
λ : 波长
ε : 复介电常数
θ : 入射角
Γ 1
:
表面粗糙度
P : 极化方式 Γ2 : 次表面粗糙度
φ : 方位角
V : 体散射系数
3.3 侧视雷达图像的信息特点
3.3 侧视雷达图像的信息特点
第三章 微波图像的特点
二、地物目标的几种类型
¾分布型目标 同类地物, 具有一定表面粗糙度
大面积 斑点效应 ：雷达波束扫过面目
标，雷达天线所接受的电磁波电场 信号形成周期性的信号，造成图像 上这类地物最强到最弱信号的周期 变化，形成一系列亮点和暗点相间 的图斑。
• 多视处理 • 图像滤波
三、影响雷达图像色调的因素
第三章 微波图像的特点
去极化（产生交叉极化的过程）
由平均的平滑起伏表面上反射系数的差别引起的准镜面反射 非常粗糙的表面引起的多次散射 地表趋肤深度层内的非均匀物体引起的散射 地物目标本身的各向异性产生的散射
3.3 侧视雷达图像的信息特点
第三章 微波图像的特点
¾ 显示方式 • 地距显示方式与斜距显示方式 • 比例尺一致与不一致 • 地距影像有利分析判读 斜距影像有利几何处理
3.1 侧视雷达图像参数
第三章 微波图像的特点
¾ 分辨率 •空间分辨率 •灰度分辨率 •体分辨率
可区分的两目标的最小距离 最小灰度对比度
越小 细节多 要求相邻地物可区分性越强 等级越多 但由于数据量问题一般是有限的
3.3 侧视雷达图像的信息特点
三、影响雷达图像色调的因素
第三章 微波图像的特点
6、次表面粗糙度与体散射 当电磁波穿透地物时，第二层介质的表面粗糙度称为
次表面粗糙度。 第二层介质不均匀引起体散射
体散射是当雷达波束穿透地物时，由于地物内物质的不均匀性， 和不连续的空间位置分布，如树干、枝干、叶面等分布的随机 性，引起体内散射的各向同性。
3.1 侧视雷达图像参数
第三章 微波图像的特点
¾ 灰度范围 •对应可检测到的最强目标信号电平和最弱目标信号电平。 •系统的饱和电平与背景噪声关系 •系统设计要考虑可能的最强目标电平 •主辨回波不要达到饱和电平 否则旁辨增强 •量化概率范围 量化最高值对应电平值对应饱和电平要低，否则压缩 了掩盖了许多信号； 最高值不能定为255，否则有的信号记录就会损失，量
信号处理
•聚焦不好导致光点旁瓣或条纹 •天线自动增益控制遇到回波强的地物会导致其它地物信号过弱
3.3 侧视雷达图像的信息特点
三、影响雷达图像色调的因素
第三章 微波图像的特点
3.3 侧视雷达图像的信息特点
第三章 微波图像的特点
三、影响雷达图像色调的因素
4、入射角 小 粗糙度增加 大 粗糙度减小
回波面积发生变化
实际地表面光滑(粗糙) 回波随入射角变化大 （小）
3.3 侧视雷达图像的信息特点
第三章 微波图像的特点
3.2 侧视雷达图像的几何特点
三、雷达阴影
第三章 微波图像的特点
雷达阴影的大小与β角有关，β角越小，阴影越大
雷达阴影
3.2 侧视雷达图像的几何特点
第三章 微波图像的特点
3.2 侧视雷达图像的几何特点
二、透视收缩与叠掩
第三章 微波图像的特点
3.3 侧视雷达图像的信息特点
第三章 微波图像的特点
由于地物目标所处的位置、地物结构、表面形态和介电性能 等不同，对雷达波束的反应是不一样的。同时不同雷达波段、 极化方式、入射角也会使地物产生不同的反应，因而图像上 形成不同的色调和纹理。
三、影响雷达图像色调的因素
两条入射波 1 和 2 在俯角为β时，入射到高度h不规则的 地物表面上，产生两条射线的程差(即折线ABC)为
Δr = 2h sin β
两条射线的相位差就是
Δϕ
=
2π λ
Δr
=
4πh λ
sin
β
瑞利取相位差为π/2作为区分光滑面与粗糙面和区分镜面
反射与漫反射的分界线，如果 Δφ < π/2 或 h < λ/(8sinβ)
第三章 微波图像的特点
三、影响雷达图像色调的因素 2、复介电常数——介电常数和损耗因子
复介电常数相对于单位体积的液态水含量呈线性变化。 在整个微波波段内，水的复介电常数量值变化范围为 20~80，而大多数天然物质（植被，土壤，岩石，雪） 的介电常数变化范围只有3-8，可见物质的含水量影响 很大。地物目标含水量的多少决定其复介电常数的大 小，影响雷达回波的变化。
第三章 微波图像的特点
为了得到距离向无几何失真 的图像，采用地距显示的形 式。成像时加延时补偿或几 何校正
3.2 侧视雷达图像的几何特点
第三章 微波图像的特点
图象上两个地物目标之间的距离＝斜距差×距离向比例尺
y1 − y2 = f (R1 − R2 ) = (R1 − R2 ) / a
a为比例尺分母
二、地物目标的几种类型
¾点目标 比分辨单元小得多,有时信号很强
目标散射截面与背景噪声的关系
3.3 侧视雷达图像的信息特点
二、地物目标的几种类型
¾硬目标 既不占有相当面积，又不限制在
分辨单元之内的地物。信号很强 • 角反射效应 • 谐振效应 • 线导体
第三章 微波图像的特点
3.3 侧视雷达图像的信息特点
3.3 侧视雷达图像的信息特点
第三章 微波图像的特点
一、地物目标对雷达波束的几种不同反应
¾反射 ¾散射 散射方向图
¾穿透 体效应
¾吸收
地物对雷达波束的反应由目标的性质和电磁波波长决 定，波长不同，对地物的穿透性是不一样的。地物本 身的结构，表面的粗糙度和介电性能不同，则会对电 磁波的穿透、反射（或散射）和吸收带来不同程度的 效应。
第三章 微波图像的特点
3.1 侧视雷达图像参数 3.2 侧视雷达图像的几何特点 3.3 侧视雷达图像的信息特点 3.4 典型地物的散射特性
3.1 侧视雷达图像参数
第三章 微波图像的特点
¾ 波长 • 地面粗糙度的衡量 • 穿透深度的相关参量
¾ 俯角（入射角） • 地区平均坡度对照射角度的要求 • 一般意义下的入射角
化最低值对应电平值要稍高
3.2 侧视雷达图像的几何特点
一、斜距显示的近距离压缩
第三章 微波图像的特点
¾航向的比例尺是一个常量，它取决于胶片记录 地物目标的卷片速度与飞机或卫星航速之比。 ¾距离向的比例尺随入射角的改变而改变。
3.2 侧视雷达图像的几何特点
距离向比例尺：
f
′=
f sec β
=
f
cos β
θ α 雷达影像成像的角度关系
3.2 侧视雷达图像的几何特点
二、透视收缩与叠掩
前坡
收缩
第三章 微波图像的特点
后坡
叠掩
产生阴影 关键在确定
↓ 确定形变性质
β为已知量
3.2 侧视雷达图像的几何特点
第三章 微波图像的特点
3.2 侧视雷达图像的几何特点
二、透视收缩与叠掩
第三章 微波图像的特点
透视收缩
3.2 侧视雷达图像的几何特点
第三章 微波图像的特点
对于大尺度粗糙表面，平均后向散射系数处于近垂直入射 区，图像上色调会变亮。而背向雷达波束的坡面图像上色 调会变暗。
海洋遥感，有时需要将入射角控制在近垂直入射区，如海 洋油污检测。
3.3 侧视雷达图像的信息特点
第三章 微波图像的特点
三、影响雷达图像色调的因素
5、极化方式 当电磁波与地表相互作用时，会使电磁波的极化方向产生不同 程度的旋转，形成水平和垂直两个分量，可用不同极化的天线 去接收。形成多极化影像。
对于同极化，粗糙表面与比较光滑表面不同，HH<VV；近垂直入射时，两 种极化的差别很小。但水面和城市情况不同。 对于交叉极化，通常回波比同极化低8-25dB。所以交叉极化接收机的增 益要高些。
3.3 侧视雷达图像的信息特点
三、影响雷达图像色调的因素
第三章 微波图像的特点
3.3 侧视雷达图像的信息特点