当前课程知识点:遥感数字图像处理理论与方法 >  第四章 遥感图像几何纠正 >  第二讲 >  4.2.7 SAR图像几何纠正

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4.2.7 SAR图像几何纠正在线视频

下一节:4.2.8 有理函数模型和RPC纠正

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4.2.7 SAR图像几何纠正课程教案、知识点、字幕

我们来看看SAR图像的构像模型

及其几何纠正

用于成像的侧视雷达

有真实孔径雷达(RAR)

和合成孔径雷达(SAR)两种

也就是我们讲的SAR

由于真实孔径雷达的分辨率较低

很少作为成像雷达使用

现在的侧视雷达多指探测方向

距离向和飞行方向垂直的合成孔径雷达

SAR是主动式传感器

其距离向的图像坐标

取决于雷达信号

往返于

天线和相应地物目标点之间的传播时间

即天线至地物目标点之间的距离

所以从投影方式分类

可以将其归入多中心斜距投影

常见的SAR构像模型有哪些呢

SAR图像主要有两大类构像模型

一类是

等效共线方程模型

另一类是

距离-多普勒模型

前者

如Konecny平距投影模型

后者如Leberl.F模型

我们来看看等效共线方程模型

可以和线阵推扫式

传感器的成像方式一样进行考虑

设置传感器飞行方向为x

在瞬时位置x=0

可按照中心投影方式

建立成像方程式

实际上是假定一个等效平面

将SAR脉冲信号投影到这个等效平面上

这个方程

确定距离向坐标和地面坐标之间的关系

方位向的坐标可以通过

飞行时间t来确定

二者联立起来

可以形成SAR构像模型

瞬时位置等效

中心投影构像方程

可以用公式表示出来

在公式中

将距离向的坐标按照等效方式

表示为dr yr

和f三者之间的函数

大家从图上看

oy’为等效中心投影成像坐标轴

f 为等效焦距

θ为脉冲与铅垂线之间的夹角

yr为雷达图像上实际可以测量的坐标

dr为扫描延迟

是一个和仪器相关的常数

等效共线方程构像模型

考虑了雷达成像的斜距投影方式

与等效中心投影的关系

另外

还有基于成像矢量关系的构像方程

和基于多普勒频率方程的

构像方程

本小节概称为距离

多普勒构像模型

有时简写为R-D模型

距离条件方程和多普勒条件方程

主要考虑了两个方面的关系

第一个是

雷达波束扫描平面

与飞行速度矢量的垂直关系

第二个考虑

雷达波束中

指向地物的矢量之模

与影像坐标系统中

相应地坐标比例关系

我们首先来看距离关系

从图上可以看出

距离关系是可以用一个等式表示出来的

距离Rp可表示为

扫描延迟dr

和斜距图像坐标yr之和的λ倍

其中

在这里面的λ是

为雷达图像比例尺的分母

我们接着来看多普勒条件

雷达波束中指向地物的矢量

和速度矢量垂直

因此

可以建立基于距离条件

和多普勒条件的SAR图像的构像方程

形式是这样的

在这个方程中

x y 和 z 方向的速度

以及遥感器的位置信息是需要的

只要知道这些参数

即可完成

图像坐标和地图坐标之间的转换

可以看出

R-D模型不需要地面控制点

即可完成SAR图像的地理定位

我们再看看使用距离条件

和多普勒频率方程的R-D模型

使用距离条件

和多普勒条件建立起来的构像方程

对于机载雷达是比较适合的

因为飞机的飞行高度

相对于卫星要低得多

可以认为

雷达波束与飞行方向是垂直的

飞机与目标的相对运动

所造成的多普勒频移为零

但是

对于卫星雷达遥感来说

由于地球自转的影响

雷达波束与目标之间的

相对运动就不可忽视了

针对这种情况

基于多普勒频率方程的

构像模型被提出来了

它不仅采用了严密的

距离方程和多普勒方程

而且是建立在地球椭球模型之上

该模型由地球形状模型

SAR距离方程以及SAR多普勒方程

共同构成

已经成为

目前所有成功发射卫星SAR的

标准定位模型

首先

针对地心坐标系

地球形状模型

可用椭圆函数表达

在这个公式中

A B分别是椭球长短轴的长度

其次

SAR的距离方程

和上面一样

也可以表示为

一个关系式

在这个关系式当中

R是天线和地物目标点之间的距离

再次

SAR多普勒频移方程可用公式表示出来

在公式当中

fD为该点对应的多普勒中心频率

可以看出

距离公式

多普勒频移公式

和地球模型

共同组成了一个完备系统

以求解地面点的三维坐标

R-D模型应用于SAR图像几何纠正

具有什么特点呢

首先

不需要在星载SAR的试场中

使用位置确知的参考点

我们可以依靠图像本身的辅助信息

即可完成几何定位

其次

这个构象方程

与卫星的姿态

比如

翻滚

俯仰

偏航

都没有关系

避免了准确性较差的姿态

带来的定位误差

再次

模型精度主要是取决于星历数据的精度

随着技术的提高

星历数据的精度会提升

其定位精度肯定也会提高

遥感数字图像处理理论与方法课程列表:

第一章 遥感图像基础

-1.1 遥感数字图像

-1.2 遥感数字图像的坐标系统和地图投影定义

-1.3 遥感数字图像的计算机存储

-1.4 遥感数字图像的计算机显示

-第一章习题

第二章 遥感图像辐射校正

-第一讲

--2.1.1 遥感图像辐射校正概述

--2.1.2 遥感数字图像像元值的物理意义

--2.1.3 TOA光谱辐射亮度和表观反射率

--2.1.4 可见光和近红外波段的表观反射率模拟

-第二讲

--2.2.1 传感器的辐射定标

--2.2.2 6S辐射传输模型及其大气校正

--2.2.3 MODTRAN大气校正

--2.2.4 ATCOR 2 大气校正与地表反射率计算

--2.2.5 太阳辐射与地形引起的辐射误差的校正

-第二章习题

第三章 热红外遥感图像大气校正和地表温度反演

-3.1 概述

-3.2 热红外遥感图像像元值的物理意义

-3.3 热红外遥感图像的大气校正

-3.4 地表温度的遥感反演原理和方法

-3.5 ATCOR 2 大气校正与地表温度计算

-第三章习题

第四章 遥感图像几何纠正

-第一讲

--4.1.1 概述

--4.1.2 几何纠正的通用处理流程

--4.1.3 多项式构像模型及其几何纠正

--最小二乘法原理

-第二讲

--4.2.4 通用构像方程

--4.2.5 中心投影构像模型

--4.2.6 多中心投影构像模型

--4.2.7 SAR图像几何纠正

--4.2.8 有理函数模型和RPC纠正

-第四章习题

第五章 遥感图像增强

-第一讲

--5.1.1 彩色增强

--5.1.2 辐射增强

--5.1.3 空间增强

-第二讲

--5.2.4 光谱增强(4.1)

--5.2.4 光谱增强(4.2~4.3)

--5.2.5 频率域增强(5.1~5.5)

--5.2.5 频率域增强(5.6)

-第五章习题

第六章 遥感图像融合

-6.1 遥感图像融合概述

-6.2 基于IHS变换的图像融合

-6.3 基于主成分变换的图像融合

-6.4 基于小波变换的图像融合

-6.5 融合图像的质量评估

-第六章习题

第七章 遥感图像计算机分类

-第一讲

--7.1.1 图像分类概述

--7.1.2 判别函数

--7.1.3 非监督分类

--7.1.4 监督分类

-第二讲

--7.2.5 分类结果后处理

--7.2.6 分类结果精度评价

--7.2.7 其它分类方法

-第七章习题

第八章 遥感图像变化检测

-8.1 变化检测概述

-8.2 常用的变化检测方法

-8.3 CVA变化检测

-8.4 遥感图像变化检测应用实例

-第八章习题

4.2.7 SAR图像几何纠正笔记与讨论

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