基于改进Kalman滤波模型的扫描合成孔径雷达图像扇贝效应校正方法

星载扫描合成孔径雷达(ScanSAR)采取Burst工作模式,该模式在获得宽幅测绘能力的同时,也导致图像中产生了固有的扇贝效应,严重影响图像的视觉效果和定量应用。该文结合对ScanSAR图像方位向统计特性的分析,针对现有滤波模型稳定性差和时间复杂度高等缺点,提出了一种改进的Kalman滤波模型,对图像方位向标准差和均值进行滤波以校正扇贝条纹。在高分三号(GF-3)卫星获取的真实ScanSAR图像上的校正结果验证了改进算法的有效性和高效性,此外在建筑群和海陆交界等复杂场景图像上的实验结果表明,改进算法具有较强的鲁棒性。     

基于自注意力机制和CycleGAN的高分三号ScanSAR图像的扇贝效应抑制

高分三号卫星是我国首颗分辨率达到1 m的C波段 多极化合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR) 卫星,其中扫描 式合成孔径雷达(scan synthetic aperture radar,ScanSAR)模式是高分三号卫星重要的工 作模式之一,由于该模式的工作机制导致生成的图像可能发生扇贝效应,一般呈现为明暗相 间的条纹。本文针对高分三号卫星ScanSAR模式下存在的扇贝效应,提出自注意力机制与循 环一致对抗网络(cycle-consistent adversarial networks,CycleGAN)结合的模型对Scan S AR图像进行处理,从而抑制扇贝效应产生的条纹现象。本文所示方法与传统扇贝效应抑制方 法和深度学习相关算法进行比较,并通过亮度均值、平均梯度等指标进行分析。实验结果表 明,本文方法可以对高分三号ScanSAR图像存在的扇贝效应进行较好的处理,有效抑制图像 的条纹现象,使得图像质量得到提升,具有较大的实用意义。     

ECS结合Modified SPECAN在ScanSAR精确成像中的应用

在分析SPECAN成像处理算法基础上,应用ECS算法进行ScanSAR距离向处理,ModifiedSPECAN算法进行方位向处理,完成ScanSAR精确成像处理。给出了对Burst图像内和子测绘带间Burst图像方位向像素间隔归一化方法,通过计算沿距离向的方位尺度变换因子实现整个测绘带方位向像素间隔的归一化。最后通过对点目标计算机成像仿真,验证了算法的有效性。     

用于HJ-1C 卫星ScanSAR 的等效RD 几何校正方法

HJ-1C 卫星是我国第1 颗民用合成孔径雷达卫星,具有条带和扫描两种工作模式。该文根据HJ-1C 卫星ScanSAR 模式的工作特点,在ECS 成像算法和传统斜距多普勒定位方法基础上,提出一种适用于ScanSAR 的等效RD 几何校正方法。首先根据方位时刻关系进行方位拼接,然后根据斜距关系拼接各个子带,接着拟合等效参数,进行斜距多普勒定位,最后实现ScanSAR 图像的几何校正。HJ-1C 卫星的实际数据实验结果表明:HJ-1C 卫星ScanSAR 模式的定位精度可以达到100 m; 24 核CPU 并行情况下实现10 s 处理完一景图像。      

星载ScanSAR成像处理技术研究

由于天线在不同的子带进行扫描,星载扫描模式不能像条带模式那样,获得连续的方位向相位历史,利用条带模式高精度处理算法（如距离一多普勒算法）处理ScanSAR数据,通过在脉冲扫描间隔中填零,把扫描数据看成中间填零的相干脉冲串序列,等效成条带SAR数据,利用条带模式的处理算法进行成像。针对填零后的数据,数据量大,可以采用基于通用图形处理单元的并行处理技术,加快处理速度。对填零处理形成的栅瓣调制,通过滤波进行消除。这样处理的图像和条带模式的图像具有相同的辐射和几何分布特性,有效抑制扇贝效应带来的影响。对实测星栽ScansAR数据进行成像处理,试验结果表明该方法的有效性。     

弹载合成孔径雷达大斜视子孔径频域相位滤波成像算法

弹载合成孔径雷达(SAR)为满足机动性和实时性,常采用大斜视子孔径成像处理;而大斜视SAR成像存在严重的距离方位耦合,时域校正距离走动解决这一问题会带来方位聚焦深度问题。针对方位聚焦深度问题以及子孔径特性,该文提出一种新的子孔径成像算法频域相位滤波算法(FPFA),该算法在无近似瞬时斜距模型下,采用时域校正距离走动,频域校正弯曲,在方位频域引入相位滤波因子校正多普勒调频率和方位向高次项的空变性,并结合谱分析(SPECAN)技术实现方位聚焦。仿真和实测数据处理验证了该算法的有效性。     

一种基于相干性本质的InSAR方位向预滤波方法

本文针对合成孔径雷达干涉测量(SAR Interferometry,InSAR)数据处理中的方位向预滤波问题,提出了一种改进的InSAR方位向预滤波方法.首先对InSAR成像系统的几何模型和雷达回波相干性的本质进行了分析,在此基础上提出在方位向只有来自相同方位角空间采样位置的回波信号才具有相干性,即能够用于相干干涉处理,然后根据相干性的本质,提出了一种基于相同方位角的预滤波方法.仿真试验结果和实例分析表明,本文提出的方位向预滤波算法能够有效地保留相干性信息,提高SAR图像对之间的相干性.     

多通道ScanSAR成像仿真研究

多通道雷达系统能够克服传统合成孔径雷达（SAR）的局限。其中一个应用是在偏置相位中心方位向多波束模式（DPCMAB）中利用方位向多孔径SAR信号重构,有效实现了高分辨率宽测绘带成像。下一步的研究重点是高方位分辨率超宽测绘带成像。基于此,文章探讨在ScanSAR模式下的多通道SAR系统,分析多孔径重构结合ScanSAR模式出现的问题,通过多通道频域重构算法结合burst模式下的RD算法实现了多通道ScanSAR[1]成像。仿真中所设计的系统够实现在几何分辨率4.95m下测绘带宽达到350km以上。     

俯冲段大斜视SAR子孔径成像二维空变校正方法

俯冲合成孔径雷达(SAR)常采用大斜视子孔径成像来满足平台机动性和处理实时性;而大斜视模式下距离方位的严重耦合、斜视角沿距离向的空变及3维速度和加速度的存在会导致距离包络和方位相位的2维空变,严重影响成像质量。针对这些问题,该文提出一种新的两级频域滤波算法,在预处理后,首先引入第1级频域滤波因子以校正距离包络沿方位位置的空变以实现距离徙动统一校正,然后采用第2级频域滤波校正方位多普勒参数的空变实现方位相位统一聚焦。仿真实验验证了该算法的有效性。     

机载SAR图像方位向几何畸变研究

由于大气干扰等原因,SAR平台很难按照理想航迹飞行,造成了SAR图像的散焦和几何畸变。这些几何畸变主要发生在方位向上,因此SAR图像方位向几何畸变校正对于SAR图像应用具有很重要的意义。本文分析了非理想轨迹对SAR图像方位向几何畸变的影响,对常见的视线误差进行了建模。根据距离建模方法,将视线误差建模为加速模型和正弦模型,并对正弦模型进行了重点分析,推导了它的正交多项式展开,得到了正弦变化模型下方位向几何畸变的预测表达式及校正相位。最后通过仿真试验和实测数据处理结果验证了文中算法的有效性。      

Extended chirp scaling algorithm for air- and spaceborne SAR dataprocessing in stripmap and ScanSAR imaging modes

Presents a generalized formulation of the extended chirp scaling (ECS) approach for high precision processing of air- and spaceborne SAR data. Based on the original chirp scaling function, the ECS algorithm incorporates a new azimuth scaling function and a subaperture approach, which allow an effective phase-preserving processing of ScanSAR data without interpolation for azimuth geometric correction. The azimuth scaling can also be used for automatic azimuth coregistration of interferometric image pairs which are acquired with different sampling distances. Additionally, a novel range scaling formulation is proposed for automatic range coregistration of interferometric image pairs or for improved robustness for the processing of highly squinted data. Several simulation and processing results of air- and spaceborne SAR data are presented to demonstrate the validity of the proposed algorithms     

ScanSAR processing using standard high precision SAR algorithms

Processing ScanSAR or burst-mode SAR data by standard high precision algorithms (e.g., range/Doppler, wavenumber domain, or chirp scaling) is shown to be an interesting alternative to the normally used SPECAN (or deramp) algorithm. Long burst trains with zeroes inserted into the interburst intervals can be processed coherently. This kind of processing preserves the phase information of the data-an important aspect for ScanSAR interferometry. Due to the interference of the burst images the impulse response shows a periodic modulation that can be eliminated by a subsequent low-pass filtering of the detected image. This strategy allows an easy and safe adaptation of existing SAR processors to ScanSAR data if throughput is not an issue. The images are automatically consistent with regular SAR mode images both with respect to geometry and radiometry. The amount and diversity of the software for a multimode SAR processor are reduced. The impulse response and transfer functions of a burst-mode end-to-end system are derived. Special attention is drawn to the achievable image quality, the radiometric accuracy, and the effective number of looks. The scalloping effect known from burst-mode systems can be controlled by the spectral weighting of the processor transfer function. It is shown that the fact that the burst cycle period is in general not an integer multiple of the sampling grid distance does not complicate the algorithm. An image example using X-SAR data for simulation of a burst system is presented     

ScanSAR focusing and interferometry

The authors discuss an efficient phase preserving technique for ScanSAR focusing, used to obtain images suitable for ScanSAR interferometry. Given two complex focused ScanSAR images of the same area, an interferogram can be generated as for conventional repeat pass SAR interferometry. However, due to the nonstationary azimuth spectrum of ScanSAR images, the coherence of the interferometric pair and the interferogram resolution are affected, both by the possible scan misregistration between two passes and by the terrain slopes along the azimuth. The resulting decorrelation can be significantly reduced by means of an azimuth varying filter, provided that some conditions on the scan misregistration are met. Finally, the SAR-ScanSAR interferometry is proposed: here the decorrelation can always be removed. With no resolution loss by means of the technique presented     

基于改进脊波变换的红外视频图像高质量复原

为了实现红外视频降质图像高质量复原,采用一种基于改进脊波变换的图像复原算法来进行处理。该算法首先对降质图像进行改进脊波变换,然后提出一种具有加权改进自适应伪中值滤波算法对脊波系数进行处理,最后针对滤波后图像中时常出现的"环绕"现象,引入自适应Wiener滤波算法来抑制。进行了理论分析和实验验证,取得了相关模拟降质图像、真实降质图像以及峰值信噪比的测试数据。结果表明,该算法性能优于伪中值滤波以及两类脊波变换去噪算法。这对于实现红外视频降质图像复原研究是有帮助的。     

基于方位向多通道的星载SAR Mosaic模式研究

Mosaic模式是聚束和ScanSAR的混合模式,能同时实现高分辨率和大场景成像。该文提出一种基于方位向多通道的Mosaic模式,将成像场景沿距离向和方位向划分为若干子成像块,各块采用滑动聚束模式独立成像后再进行2维拼接。利用短发射子孔径使系统扫描角显著减小,进而降低系统设计难度,同时也使各子成像块距离徙动量减小;方位向多通道接收能提高系统信噪比,利用空间采样降低脉冲重复频率,更有利于波位选择。