前斜视SAR成像几何形变校正方法研究

针对弹载合成孔径雷达(SAR)成像存在运动参数抖动的问题,分析了不规则运动造成图像几何失真的机理,提出了一种基于多项式逼近的弹载SAR线性调频(LFM)信号前斜视成像几何形变校正方法。挂飞试验证明,该方法能从雷达回波数据中准确消除几何形变,提高成像质量。     

弹载SAR图像几何失真校正误差分析

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。     

环视SAR成像处理中的几何失真校正方法

环视合成孔径雷达（SAR）工作于波束扫描模式,雷达天线以垂直地面方向为轴线作圆锥扫描,实现对载机周围360°范围内的聚焦成像。为了研究环视SAR成像处理中几何失真校正问题,通过波束扫描至空间不同位置处的成像几何关系,分析了成像过程中引起几何失真的机理,提出了一种基于子图像素实际地理坐标的几何失真校正方法。利用文中给出的方法对实测环视SAR数据进行处理,得到无几何失真的SAR图像,证明该方法有效。     

一种俯冲段子孔径SAR大斜视成像及几何校正方法

俯冲合成孔径雷达(SAR)成像由于垂直向下速度的存在,使得沿水平飞行方向不再满足平移不变性,导致常规全孔径成像算法无法直接运用于俯冲段的大斜视子孔径成像。针对这些问题,该文基于俯冲等效平飞模型以及子孔径成像特性提出一种俯冲段子孔径SAR大斜视成像算法 频域相位滤波算法(FPFA)。其创新思想是通过方位频域引入滤波因子校正方位空变。由于俯冲等效平飞模型会造成成像平面的旋转,引起较大的图像畸变,为了解决该问题,该文进一步提出一种基于反向投影的快速几何校正方法,得到近似无畸变或畸变较小的地距图像。仿真和实测数据处理验证该文成像方法和几何校正方法的有效性。     

一种新的机载SAR图像几何校正和定位算法

机载合成孔径雷达常采用时域子孔径成像,所得到的图像是地面散射单元到成像平面的一种空变映射.通过联立求解等距离方程和等多普勒方程得到了这种映射的解析表达式,提出了一种新的图像无参考点几何校正和像素点定位的距离一多普勒算法,并用点阵仿真和外场试验验证了算法的有效性.     

弹载俯冲大前斜SAR成像几何校正参数误差影响分析

弹载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)成像需依托弹道参数完成斜距图像向地距图像的几何校正,在俯冲大前斜SAR成像模式下的几何校正性能对弹道参数的精度非常敏感。针对弹载俯冲大前斜视SAR成像模式下成像斜距图为距离多普勒类型图像的几何校正算法,从理论上分析了多维弹道参数误差带来的几何校正畸变量,通过仿真验证了算法及畸变量分析的有效性。该研究对雷达导引头的系统设计、目标识别技术需求等提供了理论依据,具有重要的工程应用价值。     

星载SAR图像几何校正影响要素分析

几何校正是SAR图像应用的基础,而影响校正效果的要素有多种。论文首先从SAR图像成像机理出发,阐述了几何校正中定位模型的建立和解算过程,主要分析了两类影响要素：高程和卫星轨道插值方法。然后以一幅高分辨率TerraSAR-X图像的几何校正为基础,对比分析了三种高程和两种轨道插值算法对定位精度的影响。实验结果表明,只有距离向定位受这些因素的影响,高程的分辨率和垂直精度对定位精度都有很大影响、四次多项式直接插值方法只能满足一般的几何校正需要,更高精度的校正还需要其他辅助手段。     

无控制点航空遥感图像几何校正算法应用

航空遥感图像有着特殊的几何畸变特性以及现实中无法及时获取野外控制点的限制条件,无法使用传统的几何校正方法对图像进行处理.针对航空遥感图像的限制条件,本文使用了无地面控制点的航空遥感图像几何校正模型对图像进行处理.通过实验对比仿射变换模型和多项式变换模型的校正效果,得出仿射变换模型更能适用于本文情况,更能改善图像效果.在几何校正过程中,提出了一种控制点的最佳选取方案,实验结果表明,该方案可以有效配合图像几何校正的实施.     

激光成像系统图像几何失真校正算法

激光主动成像系统具有分辨率高、抗干扰能力强、能成三维像等特点。为了满足成像系统对扫描速度的要求,行扫描器采用了正弦扫描方式,但激光器等时发射经过扫描器后将形成扫描方向上光点的空间分布不均匀,从而造成系统所成图像的几何失真。分析了几何失真的形成机理．并根据此机理提出了两种校正算法。将这两种算法应用于仿真图像和实际的激光图像,取得了满意的效果。比较两种算法表明：采用算法2进行激光成像系统图像几何失真的校正更为合适。     

面阵CCD航空相机斜视图像的几何校正

为增大机载光电侦察系统的视场角,航空相机多采用扫描方式对地摄影成像,文章针对面阵CCD航空相机斜视摄影引起的图像变形进行校正。由于该类相机与载机之间存在方位和俯仰两轴运动,文章同时考虑相机相对载机的旋转角度和载机相对地面的姿态角,建立了更符合该类相机工作状态的六姿态角投影校正模型,推导出同一地物在畸变图像和标准图像上的像素坐标变换关系,采用双线性插值算法对坐标变换后的像素灰度值进行重采样,对航空图像进行自动校正。最后,对某机场的航拍图像进行校正实验,并与基于地面控制点的多项式校正方法以及基于畸变图像和参考图像配准的校正方法进行比较。实验结果表明,六姿态角投影校正模型能够取得比较高的校正精度(可达像素级),当姿态角的测量精度为3′,图像大小为512pixel×512pixel时,图像校正的均方根误差为1.174 7pixel。该方法不需要提供参考图像和野外采集地面控制点数据,便于工程实现,基本满足航空图像处理的稳定可靠、精度高、实时性强等要求。     

基于级数反演的弹载SAR下降段CZT成像算法

导弹下降段飞行速度快、飞行轨迹复杂,并且弹上成像实时性要求较高,给弹载SAR成像算法提出了新的要求。针对上述问题,该文提出了基于级数反演的CZT成像算法。文中首先给出了下降段点目标斜距表达式,并用泰勒级数对斜距进行高阶展开,接着用级数反演法得到了信号2维频谱高阶近似表达式,然后详细分析了频谱中各项的空变性对成像的影响,并在此基础上推导了改进的CZT成像算法并分析了其运算量。该算法能够精确校正空变的距离徙动,所有操作都由快速傅里叶变换和相位点乘完成,具有较高的效率。仿真结果证明,该文算法能够在下降段实现全孔径高精度成像。     

一种星载SAR图像的系统级几何校正技术

在星历参数和星载SAR空间几何模型的基础上，本文实现了星载SAR图像的系统级几何校正，给出了一种基于空间几何模型的星载SAR图像像素定位技术，说明了经纬网中任意点所在距离线被雷达波束中心照射的时刻的估算方法。最后利用仿真数据验证了这种几何校正方法的有效性。     

基于距离-多普勒算法的俯冲弹道条件下弹载SAR成像

该文首先建立了通用的曲线弹道合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)回波信号模型,分析了加速度引入的相位误差,推导了是否进行曲线弹道补偿的定量条件,然后针对俯冲弹道情况,分析了弹载SAR回波信号的特点,并根据弹载SAR特点进行了合理近似,设计了基于距离-多普勒算法的成像方法,与直线孔径下的距离-多普勒算法相比,仅仅是修改了部分相位因子,没有因为孔径的非直线增加成像算法的复杂性。     

改进的NLCS星弹双基SAR俯冲前视成像算法

在俯冲阶段由于导弹具有加速度,速度大小和方向会发生急剧变化,其收发瞬时斜距会变复杂,将导致距离-方位向耦合严重和方位空变性问题,若直接进行方位向聚焦压缩,会造成图像畸变。针对这两个难题,采用一种改进的非线性变标(Nonlinear Chirp Scaling,NLCS)算法运用到新型星弹双基系统模型中。首先建立了星弹双基系统模型;接着利用级数反演法推导了二维频谱表达式,在二维频域中通过完成距离压缩和徙动校正来消除距离-方位耦合的影响,再利用改进的NLCS算法对方位向多普勒调频率进行补偿解决方位向空变性问题,完成方位向压缩聚焦,从而得到良好的成像结果。与改进的距离多普勒(Range Doppler,RD)算法相比,该算法减少了1.013×108浮点运算量(Floating Point Operations per Second,FLOPS),边缘点方位向聚焦效果有了很大的改善,方位向峰值旁瓣比(Peak Sidelobe Ratio,PSLR)、积分旁瓣比(Integrated Sidelobe Ratio,ISLR)、分辨率分别提升了2.41 dB,1.29 dB,1.16 m,证明了该方法的有效性与可行性。     

一种曲线轨迹下的大场景前斜视成像算法

该文提出一种曲线轨迹下获取前向目标图像的新算法。考虑到曲线轨迹下严重的距离耦合,算法首先通过时域距离走动校正有效减少了距离耦合,然后采用级数反演法获得2维频率域表达式,求取ECS算法的相关系数,利用ECS获得了精确的成像结果。文章最后通过仿真实验验证了算法的有效性。     

基于GPU的高分辨率星载SAR系统几何校正

系统几何校正是星载SAR地面数据处理的基本环节,但高分辨率星载SAR数据量巨大,导致其计算时间很长,成为处理的瓶颈.为解决这一问题,文中提出了统一设备架构(CUDA)模型下的GPU+CPU系统几何校正方法,并根据算法特点对重采样步骤的并行计算结构进行优化改进.最后,利用真实卫星影像进行了验证实验,结果表明该步骤获得了10倍的加速比,且图像的定位精度没有发生明显改变,可以更好地满足高时效应用需求.     

联合几何畸变校正及定标的B-ISAR稀疏成像算法

针对双基地逆合成孔径雷达(B-ISAR)提出了一种可实现几何畸变校正及定标的稀疏成像算法.首先,根据B-ISAR的成像几何建立了一种基于等效转台的回波模型,推导了B-ISAR成像几何畸变及定标因子与等效转台模型的参数之间的解析关系,从而将B-ISAR几何畸变校正及定标问题转化成了参数估计问题;同时,利用目标散射的稀疏先验,基于最大后验概率准则,将B-ISAR稀疏成像问题以及几何畸变校正和定标问题结合起来变成一个联合优化问题.然后,通过迭代优化的方式交替求解,实现目标稀疏成像的同时,实现了成像的几何畸变校正与定标.所提算法运算量适中,且具有很快的收敛速度.     

弹载SAR大斜视SPECAN成像算法

由于导弹攻击的目标在航线前方,弹载SAR需具备大斜视成像能力。针对大斜视状态下回波数据方位向和距离向严重耦合、弹载SAR平台实时性要求高的特点,提出了一种基于谱分析(Spectral Analysis,SPECAN)算法的弹载SAR大斜视成像算法。通过在方位时域进行距离走动校正,降低了回波方位向和距离向的耦合;通过二维时域中方位向的SPECAN处理和方位向FFT,获得SAR成像结果。算法处理流程简单,是一种实时性高的中等分辨率成像算法,适合应用于弹载SAR大斜视成像。仿真验证了算法的有效性。