SAR图像的特征PPT课件

1、.,1,微波图像的特点,1 侧视雷达图像的参数 2 侧视雷达图像的几何特点 3 侧视雷达图像的信息特点 4 典型地物的散射特性,.,2,第一节 侧视雷达参数,工作参数：波长、极化方式、俯角（入射角）、照射带宽、显示方式（地距、斜距） 飞行参数：高度，星下点，姿态，倾角，成像时间，轨道，帧，景 图像参数：分辨率(平均分辨率，体分辨率),.,3,1，工作参数,平台的地面轨迹是星下点NADIR (B) 雷达能量照射的区域是幅宽SWATH（C） 横跨轨迹向的尺度是距离（D） 沿轨迹的尺度是方位AZIMUTH（E）,.,4,雷达测距原理,发射一雷达脉冲与接收它从地面上每一点返回的信号间的时间间隔是从天线

2、到这些点的距离的直接度量. 地面距离是由雷达 的星下点到地面点 的水平地面距离决定的.,.,5,Incidence Angle入射角,.,6,2，工作参数,.,7,.,8,3，分辨率(平均面分辨率，体分辨率),距离分辨率是俯角的函数，它实际上是变化的，因此常用平均面分辨率来描述图像的分辨率。它是照射带近端至远端所有分辨单元面积之平均。 灰度分辨率为可以分辨出两个地物目标的最小灰度对比度。体分辨率即空间分辨率与灰度分辨率之积。,面分辨率=距离分辨率X方位分辨率,.,9,微波图像的特点,2 侧视雷达图像的几何特点,.,10,第二节 侧视雷达图像的几何特征,2.1 斜距显示的距离压缩 2.2 侧视雷

3、达阴影 2.3 侧视雷达透视收缩 2.4 侧视雷达叠掩,.,11,2.1 斜距显示的距离压缩 Range compression,雷达成像在方位向和距离向分辨率是不统一的。 方位分辨率 当载波波长、天线孔径和轨道高度一定时，方位分辨率是一个常数。 距离分辨率 脉冲宽度、波速一定时，距离分辨率与雷达俯角或当地入射角有关。,.,12,距离压缩原理示意图,距离压缩现象雷达影像,.,13,雷达图像距离压缩规律 1，距离压缩是斜距成像的雷达影像在距离向呈图像压缩的几何失真现象。； 2，由于距离向目标当地入射角处处不相等，所以在距离向目标分辨率处处不同； 3，靠近星下点的目标成像压缩现象严重，远离星下点的

4、目标压缩现象较轻微； 4，如果对山地成像，即便地距显示也不能保证图像无几何形变。换言之，山地必有几何形变。,.,14,2.2 侧视雷达阴影 Radar shadow,侧视雷达成像在距离向会产生雷达阴影。起伏地形的后坡雷达波束不能到达，没有回波信号，在图像相应位置出现暗区。 有三种情况： 1，地形后坡坡度小于雷达俯角：不会产生阴影 2，地形后坡坡度等于雷达俯角：视后坡粗糙度如何 3，地形后坡坡度大于雷达俯角：产生阴影,.,15,雷达阴影产生原理示意图,1,2,3,.,16,侧视雷达阴影产生的规律 1，雷达阴影是起伏地形的雷达影像在后坡出现暗区的图像缺失现象。 2，雷达阴影的产生与坡度及雷达俯角有

5、关； 3，判断雷达阴影还要考虑山脊走向与卫星航向的关系，考虑真倾向与伪倾向的关系； 4，阴影区不含信息，但却是一种很好的观测方向和地形信息的指示器。,.,17,2.3侧视雷达雷达透视收缩 Radar foreshortening,透视收缩也称“前缩”，起伏地形的雷达影像山坡长度的按比例计算后总比实际长度要短。 主要是面向雷达波束的斜面投影到斜距平面时斜面的压缩，归根结底还是距离压缩现象。,.,18,透视收缩原理图,雷达影像的透视收缩现象,.,19,侧视雷达透视收缩规律 1，透视收缩是面向雷达波束的斜面投影到斜距平面时距离压缩增强现象，归根结底还是距离压缩。 2，图像上前坡总是比后坡距离压缩明显

6、，透视收缩表明较大的回波面积集中体现在较小的图像区域，在强度图像上，前坡比后坡明亮。 3，当入射角为零时，山顶、山腰、山底的回波集中到一点，出现最大透视收缩。 4，图像的透视收缩比率(为当地入射角)：,.,20,2.4 侧视雷达叠掩 Radar layover,侧视雷达为距离成像，最早返回的信号记录在近距端，后返回的记录在远距端。 在起伏地形成像，当坡度与雷达俯角之和大于90度时（即当地入射角为负时），山顶部分的回波比来自山脚部分的回波更早被雷达接收记录，从而使山顶影像“叠置”在山脚影像之前。,.,21,.,22,侧视雷达叠掩规律 1，雷达叠掩也称顶底位移，是山顶部分的回波比山脚部分的回波更早

7、被雷达接收记录，从而使山顶影像“叠置”在山底之前的图像失真现象。 2，叠掩现象与局部入射角密切相关： 0时，叠掩 0 影响目标反射能力和电磁波穿透力 当波长为1cm时，大多数表面是粗糙面，当波长为1m时，很少表面是粗糙面。 当波长为1cm时，穿透力很弱，当波长为1m时，对湿土穿透力为0.3m,而对干燥土壤穿透力为1m。,.,52,含水量和波长对穿透能力的影响,.,53,ERS-1s smaller look angle of 23 degrees compared to JERS-1s look angle of 36 degrees.,.,54,.,55,These images help

8、explain why JERS-1 data is often preferred for use in land analysis applications. The longer wavelength transmitted by JERS-1 (23.5 cm) passes through much of the smaller vegetation which scatters ERS-1 signals (5.66 cm wavelength). Note how the JERS-1 image distinctly outlines the various geologica

9、l features. The incident radar reflects off the calm water, resulting in little return or a black region in the image. The rocky areas around the braiding Yukon River respond brightly to the JERS-1 radiation, distinguishing them from the marshy grounds where a significant amount of the signal again

10、reflects away from the spacecraft. The surrounding hills and their drainages are again well distinguished in the JERS-1 image.,.,56,4，入射角 入射角的变化可改变分辨单元的面积A。 入射角变化影响平均散射系数0（） 瑞利准则：入射角减小，目标表面粗糙度增加。进而增加目标散射能量的分布范围。(极端情况：掠射)。,.,57,对光滑表面，入射角变化可造成25dB以上的回波强度变化。,.,58,对于粗糙表面，随粗糙度不同而不同。,.,59,一般地， 0()曲线可按入射角分

11、为三个部分：近垂直入射区、平直区和近切向入射区。 一般陆地入射角都在平直区。山地会出现另外两种现象。(前坡亮后坡暗) 海洋测量有时会采用垂直入射 eg:油污检验中，平静海面认为 是光滑表面，垂直入射保证 足够得信噪比，进而提取油污。,.,60,5，极化方式 雷达成像系统一般发射水平极化波，当与地表相互作用时，形成水平和垂直两个分量，可用不同的极化天线去接收，形成HH和HV图像。同样有VV和VH图像。 粗糙表面同极化HH和VV没什么区别。光滑表面HH比VV回波信号可以低15dB。,.,61,对于交叉极化，回波要比同极化低8-25dB。 产生交叉极化的过程称为去极化。去极化原因： 平滑表面的镜面反

12、射； 粗糙表面引起的多次反射； 地表趋肤深度层内非均匀物体引起的散射（体散射和多路径）； 地物目标本身的各向异性产生的散射。,.,62,a:植被散射；b:土壤表面散射；c:体散射；d:多路径。,.,63,6，亚表面粗糙度和体散射 亚表面粗糙度是当雷达波束穿透地物时，第二层介质的粗糙度。eg：覆盖在屋顶的雪，能从回波看到两者的信息。 体散射是当雷达波束穿透地物时，由于地物内部物质的不均匀性，和连续的空间位置分布，引起体内散射的各向同性。,.,64,CR-corner reflector,7，角反射器效应 当地物目标具有两个互相垂直的光滑表面或有三个相互垂直的光滑表面时，就形成角反射器。 房屋墙面

13、与地面形成两面角角反射器；建筑物的凹部与地表面形成三面角角反射器。,.,65,人造角反射器,.,66,Paris,.,67,Palm,.,68,8, 虚假现象,.,69,.,70,.,71,.,72,Paris,.,73,3.4 典型地物的散射特性,农作物和草地 森林 土壤 岩石 海风 冰雪,.,74,.,75,.,76,.,77,.,78,.,79,.,80,.,81,.,82,.,83,内容小结,1.侧视雷达的图像参数：工作参数（波长、极化、入射角、显示方式）和图像质量参数（分辨率：平均面） 2.测试雷达图像的几何特点：距离压缩，透视收缩，叠掩，阴影 3.雷达图像的信息特点（1）地面目标的反应：反射，散射，透射，吸收(2)目标分类：点目标、分布目标、硬目标（3）影像色调的因素：1）表面粗糙度2）复介电常数3）波长4）