(完整版)03-SAR数据基本处理
sar成像处理方法
SAR成像处理，说白了就是一系列让雷达图像更好看的步骤。
首先，得把那些乱七八糟的系统误差去掉，再把图像放到正确的位置上。
接下来，得处理一下，让图像更清晰。
这中间，有一个特别让人头疼的问题，就是斑点噪声。
这些噪声让图像看起来都是一个个的斑点，目标都找不着了。
所以，得用各种方法把这些噪声去掉，比如用滤波器、统计方法，或者在频域里处理。
然后，还有一个重要的事儿，就是运动补偿。
因为雷达和目标之间总是有点儿相对运动，这运动要是大了，图像就模糊了。
所以，得用一些方法把这个运动给补回来。
当然了，这只是最基础的处理。
现在还有好多高级的技术，比如深度学习、多模态数据融合、自动化处理等等。
这些技术能让SAR图像更好，更准确地识别出目标。
总的来说，SAR成像处理就是一系列让雷达图像更好看的步骤，中间还得对付一些让人头疼的问题。
但随着技术的进步，这些问题都能慢慢解决。
1。
sar图像处理流程
sar图像处理流程英文回答：### SAR Image Processing Workflow.Synthetic Aperture Radar (SAR) is a remote sensing technique that utilizes the Doppler effect to generatehigh-resolution images of the Earth's surface. The SAR image processing workflow involves several key steps:1. Data Acquisition: SAR data is acquired by airborne or satellite-based platforms equipped with SAR sensors. These sensors emit microwave pulses and record the echoes reflected from the target scene.2. Radiometric Calibration: The raw SAR data undergoes radiometric calibration to correct for sensor gain and noise variations. This process converts the raw data into reflectance values that represent the scattering properties of the target.3. Geometric Correction: Geometric distortions introduced during data acquisition are rectified through geometric correction. This step corrects for platform motion, sensor geometry, and Earth curvature, resulting in a geometrically accurate image.4. Speckle Reduction: Speckle noise is an inherent characteristic of SAR images. It arises from the coherent nature of the SAR signal and can obscure image features. Speckle reduction techniques, such as filtering and multi-look processing, are employed to suppress speckle noise and enhance image quality.5. Feature Extraction: Once the SAR image is processed and cleaned, feature extraction algorithms can be applied to extract relevant information from the image. Common features extracted from SAR images include texture, shape, and intensity.6. Image Interpretation: The processed SAR image and extracted features are analyzed and interpreted to derivemeaningful information about the target scene. This step involves identifying objects, classifying land cover types, and extracting geophysical parameters.中文回答：### SAR图像处理流程。
(完整版)各种SAR成像算法总结,推荐文档
sr
(t)
Wa
t
R(t) c
st
t
2R(t) c
(1.20)
n
Wa
t
R(t) c
p
t
nPRT
2R(t) c
其中， 为目标的后向散射特性，Wa (A) 为方位向的天线方向性函数， c 为 光速。
sr (t) 经正交解调后的复信号 s(t) 可以表示为：
s(t)
n
Wa
t
R(t) c
s0
t
1.2 SAR 回波信号模型
1.1 节分析了 SAR 成像的基本原理，本节推导 SAR 回波信号的数学模型，
给出 SAR 信号处理的理论基础。
chirp 信号是 SAR 系统中最常用的发射信号形式。假设雷达发射的 chirp 脉
冲串 st (t) 为：
n
st (t) p(t nPRT ) n
(1.19)
1.1 SAR 成像原理
本节以基本的正侧视条带工作模式为例，对 SAR 的成像原理进行分析和讨
论。
正侧视条带 SAR 的空间几何关系如下图所示。图中，αoβ 平面为地平面，
oγ 垂直于 αoβ 平面。SAR 运动平台位于 S 点，其在地面的投影为 G 点。SAR
运动平台的运动方向 Sx 平行于 oβ，速度大小为 va 。SAR 天线波束中心与地面 的交点为 C，CG 与运动方向 Sx 垂直；S 与 C 的距离为 Rs ， B1SB2 称为天线波 束的方位向宽度，大小为 a 。P 为测绘带内的某一点，一般情况下取斜距平面 CSP 进行分析，称 SAR 运动的方向 Sx 为方位向（或方位维），称天线波束指向
量 fd (t) 为：
fd
SAR成像处理处理基础
合成孔径雷达成像基础
2008.09.17 北京
Pulse for Pulsed Radar
线性频率调制
τp
当脉冲频率/波长不为常数时 ? e.g. 频率调制frequency modulation e.g. 线性频率调制Liner Frequency Modulation
λ
↓ LFM pulse (or Chirp signal) ↓(Matched Filtering) compressed pulse
合成孔径雷达成像基础
2008.09.17 北京
雷达基础
雷达及雷达系统
雷达脉冲及雷达后向散射 合成孔径雷达(SAR)成像机理 SAR成像及目标的分辨 SAR成像几何及信号建模 SAR典型成像算法原理 小结
合成孔径雷达成像基础
2008.09.17 北京
RADAR and Radar System
雷达 RADAR : RAdio Detection And Ranging 发射: 高功率电磁能量 * 脉冲体制雷达中的脉冲 pulse * 主动工作模式 返回能量的强度和时延 * 后向散射/回波
SAR成像几何及信号建模
SAR典型成像算法原理 小结
合成孔径雷达成像基础
2008.09.17 北京
SAR Geometry
成像几何 坐标系 平台坐标系 目标坐标系 地面坐标系 平面
∠V f , LOS
数据采集平面（斜距平面）data acquisition plane 地距平面
→
→
坐标轴（图像的二维） 方位 along track / azimuth 距离 cross track / range (slant range or ground range)
sar 数据处理步骤
Step1:
将原始数据读入到pci中，使用算法库中的CDSAR （读radarsat数据）或CDASAR（读Envisat ASAR数据），将原始数据中的轨道信息和其他一些信息读入到pci文件中。
这里cd input layer list参数，根据你的数据中存储的通道数决定怎么填，如果是简单的图像
数据格式，填1，如果是单视复图像，填1，2。
可参考帮助文档。
注意一点的是：
读ASAR数据的时候有一个问题，PCI不能直接读取地面站的格式的ASAR数据，但是可以读取欧空局那边的ASAR数据，这是由于他们两者格式间有细微的不同。
这个问题我已经给PCI那边反映过了，他们正在处理这个问题。
所以目前如果你要读取地面站的ASAR 数据，可以使用欧空局的BEST软件，可以直接在欧空局的网站上下载。
Step2：
生成入射角矩阵，使用算法库中的SARINCD函数。
生成后向散射系数。
这样就可以了。
ENVI对SAR大数据地预处理过程(详细版)
一、数据的导入：(1) 在Toolbox 中，选择SARscape ->Basic->Import Data->Standard Formats->ALOS PALSAR。
(2) 在打开的面板中，数据类型（Data Type）：JAXA-FBD Level 1.1。
注：这些信息可以从数据文件名中推导而来。
(3) 单击Leader/Param file，选择d1300816-005-ALPSRP246750820-H1.1__A\LED-ALPSRP246750820-H1.1__A文件。
(4) 点击Data list，选择d1300816-005-ALPSRP246750820-H1.1__A\IMG-HH-ALPSRP246750820-H1.1__A文件(4) 单击Output file，选择输出路径。
注：软件会在输入文件名的基础上增加几个标识字母，如这里增加“_SLC”(5) 单击Start 执行，最后输出结果是ENVI 的slc文件，sml格式的元数据文件，hdr格式的头文件等。
(6) 可在ENVI 中打开导入生成的以slc为后缀的SAR 图像文件。
二、多视单视复数（SLC）SAR 图像产品包含很多的斑点噪声，为了得到最高空间分辨率的SAR图像，SAR 信号处理器使用完整的合成孔径和所有的信号数据。
多视处理是在图像的距离向和方位向上的分辨率做了平均，目的是为了抑制SAR 图像的斑点噪声。
多视的图像提高了辐射分辨率，降低了空间分辨率。
(1) 在Toolbox 中，选择SARscape->Basic ->Multilooking。
(2) 单击Input file 按钮，选择一景SLC 数据（前面导入生成的ALOS PALSAR 数据）。
注意：文件选择框的文件类型默认是*_slc，就是文件名以_slc 结尾的文件，如不是，可选择*.*。
(3) 设置：方位向视数（Azimuth Looks）：5，距离向视数（Range Looks）：1注：详细的计算方法如下所述。
ENVI对SAR数据的预处理过程（详细版）
ENVI对SAR数据的预处理过程（详细版）⼀、数据的导⼊：(1) 在Toolbox 中，选择SARscape ->Basic->Import Data->Standard Formats->ALOS PALSAR。
(2) 在打开的⾯板中，数据类型（Data Type）：JAXA-FBD Level 1.1。
注：这些信息可以从数据⽂件名中推导⽽来。
(3) 单击Leader/Param file，选择d1300816-005-ALPSRP246750820-H1.1__A\LED-ALPSRP246750820-H1.1__A⽂件。
(4) 点击Data list，选择d1300816-005-ALPSRP246750820-H1.1__A\IMG-HH-ALPSRP246750820-H1.1__A⽂件(4) 单击Output file，选择输出路径。
注：软件会在输⼊⽂件名的基础上增加⼏个标识字母，如这⾥增加“_SLC”(5) 单击Start 执⾏，最后输出结果是ENVI 的slc⽂件，sml格式的元数据⽂件，hdr格式的头⽂件等。
(6) 可在ENVI 中打开导⼊⽣成的以slc为后缀的SAR 图像⽂件。
⼆、多视单视复数（SLC）SAR 图像产品包含很多的斑点噪声，为了得到最⾼空间分辨率的SAR图像，SAR 信号处理器使⽤完整的合成孔径和所有的信号数据。
多视处理是在图像的距离向和⽅位向上的分辨率做了平均，⽬的是为了抑制SAR 图像的斑点噪声。
多视的图像提⾼了辐射分辨率，降低了空间分辨率。
(1) 在Toolbox 中，选择SARscape->Basic ->Multilooking。
(2) 单击Input file 按钮，选择⼀景SLC 数据（前⾯导⼊⽣成的ALOS PALSAR数据）。
注意：⽂件选择框的⽂件类型默认是*_slc，就是⽂件名以_slc 结尾的⽂件，如不是，可选择*.*。
SAR成像处理处理算法-入门ppt
合成孔径雷达成像算法SAR Imaging Algorithm谭维贤中国科学院电子学研究所微波成像技术国家级重点实验室一、SAR信号的性质二、Range Doppler Algorithm三、Chirp Scaling Algorithm四、小结一、SAR信号的性质二、Range Doppler Algorithm三、Chirp Scaling Algorithm四、小结)11,20,x x others ⎧≤⎪=⎨⎪⎩(2.47)}2(4.21)载频)LFM信号仿真的结果LFM信号的时域波形，幅度频谱与相位频谱SAR信号的表达式接收信号的实数表达式(4.32)点目标point target 与雷达的距离为,信号延时,信号幅度距离向脉冲包络,地表散射过程中可能引起的信号相位变化 解调后的单个点目标的基带信号可以表示成为复数形式(4.39)a R 2/a R c 0'A ()()()()(){}2000'2/'2/cos 22/2/r pul a r a a r a s A s R c A R c f R c K R c ττωτπτπτψ=−=−−+−+r ωψ()(){}()(){}2000,exp 4/exp 2/r s A j f R c j K R c τηπηπτη−−∼,τη()R η分别为距离向时间（快时间），方位向时间（慢时间），下标r 表示range(距离向)，下标a 表示azimuth （方位向）,雷达与点目标的距离随着方位向时间发生变化。
点目标仿真的结果点目标回波信号的二维图形(4.9)22R η(5.1)点目标仿真:回波信号幅度灰度图距离向方位向零斜视角(zero squint)情况下单个点目标的时域性质：幅度点目标回波信号的相位（正扫频，双曲线）距离向方位向零斜视角(zero squint)情况下单个点目标的时域性质：相位正扫频：双曲线，up chirp, hyperbolae点目标仿真:点目标回波信号的相位（负扫频，椭圆）距离向方位向零斜视角(zero squint)情况下单个点目标的时域性质：相位负扫频：椭圆，down chirp, ellipse点目标仿真:信号的积分解。
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– 距离引起的损失（R3）: 接收功率要由传播过程中从远到近的距离 变化校正
辐射定标——结果
• 一般采用以下命名
– Beta Nought (ß°) 雷达亮度（反射率）系数，在斜距方向每单位面 积的反射率单位是无量纲的。这种归一化的优点是不需要入射角 （如散射面积A）
– Sigma Nought (so), 后向散射系数，就是通常说的散射体反射回来 的雷达强度，单位是dB，Sigma nought的定义是假设入射到水平面， 其差异与入射角、波长、极化、散射体的物理性质有关
– Gamma (g) ，用入射角归一化的后向散射系数
辐射归一化
• 严格的定标之后，可识别在距离方向的后向散射系数。因 为地物反射的能量取决于入射角，实际上，获取数据的幅 宽越大，在距离向的后向散射系数的变化越大，这种变化 和散射体的物理特性有关，是不能被校正的，只能通过一 些相对的方法来弥补，如标准化
SAR基本处理技术
技术支持邮箱：ENVI-IDL@ 技术支持热线：400-819-2881-7 /enviidl
主要内容
1. 数据导入 2. 单景雷达影像处理 3. 多时相雷达影像处理
1.数据导入
数据导入
• 目的：生成SARscape识别的数据格式 • 支持SAR数据， 光学数据，高程数据
– 局部入射角校正
– 叠掩/阴影处理
左-后向散射系数，中-局部入射角地图，右-叠掩/阴影地图
练习：地理编码和辐射定标
• 工具：/SARscape/Basic/Intensity Processing/Geocoding/Geocoding and Radiometric Calibration
3.多时相SAR提取水稻种植 区
• 多视处理是在图像的距离 向和方位向上的分辨率做 了平均，目的是为了抑制 SAR图像的斑点噪声。
• 多视的图像提高了辐射分 辨率，降低了空间分辨率。
ENVISAT ASAR AP (HH 极化) 数据视数为 1的图 (左) 和方位向 视数为4的多视图（右）
练习：多视处理
• 以上一步导入RADARSAT-2数据得到的结果，有四个极化 SLC数据为例
• 工具：/SARscape/Basic/Intensity Processing/Multilooking
练习：多视处理
• 地面分辨率= pixel spacing slant range /sin(incidence angle) • <IncidenceAngle>20.845431300000001</IncidenceAngle> • <PixelSpacingRg>4.7330789600000003</PixelSpacingRg> • <PixelSpacingAz>4.8717417699999999</PixelSpacingAz> • 地距分辨率= 4.733/sin(20.845)=13.295米，距离向视数为1。 • 方位向分辨率经过多视后保持与地距分辨率一致，方位向
多时相SAR处理
聚焦扩展模块
SAR RAW Data 聚焦处理
雷达SLC 图像 多视处理
雷达强度图像
图像配准 滤波
(多时相图像) 地理编码&
定标
ENVI
图像分类
图像镶嵌 图像分割 特征提取
应用专题：黑龙江水稻稻监测区域 强度数据
配准
SARscape
• 将数据从雷达坐标系统转换到制图坐标系统，并定标为后 向散射系数。
• /SARscape/Basic/Intensity Processing/Geocoding/Geocoding and Radiometric Calibration
第四步：水稻种植区信息提取
• 多时相后向散射系数时序分析 • /SARscape/General Tools/Time Series Analyzer/Raster • 目的是查看水稻的后向散射系数与各个时相的关系
– 椭球体地理编码——处理过程不用DEM数据 – 地形地理编码——处理过程需要用DEM
• SAR系统会引起非线性畸变，尤其是地形起伏较大的地方，所 以就不能像光学影像一样用多项式校正或者仿射变换转换到参 考坐标系，为了对SAR数据进行地理编码，要用到严格的多普 勒算法，结合传感器和成像特点以及地面形态.
• 用ENVI的信息提取工具 • /Classification/Classification Workflow
水稻种植区信息提取结果
大家辛苦了！ 休息休息，下一节内 容更精彩！
radar reflectivity
incidence angle
不同颜色代表不同地物类型的后 向散射变化虚线范围内是 ENVISAT ASAR数据的表现
为了均衡这些变化，通常改进的 余弦方法校正
辐射定标的相关处理
• 定标后处理
– 距离校正
– 介电常数影响校正
– 绝对校正
• 相关处理
– 辐射归一化
• 多时相雷达图像滤波
– De Grandi、Anisotropic NonLinear Diffusion。
原始振幅数据
斑点滤波后的振幅数据
滤波操作
• 工具：
– 基础模块：/SARscape/Basic/Intensity Processing/Filtering/…… – 滤波扩展模块：/SARscape/Gamma and Gaussian Filtering/……
• 配准处理要求是斜距几何，并且各个图像采用相同的接收 几何。配准不同于地理编码，地理编码是将每个像素从斜 距几何转化为地图投影
• 自动配准
– 使用交叉相关技术多时相SAR数据的自动配准 – 采用全自动方式实现亚像元精度
多时相图像配准操作
• 工具：/SARscape/Basic/Intensity Processing/Coregistration
滤波
地理编码& 辐射定标
水稻信息提取
水稻区域
ENVI
系统参数设置
• 选择一套默认的系统参数： • Toolbox/SARscape/Preferences，Load Preferences—>General
第一步：图像配准
• 覆盖同一地区的多幅雷达影像，如要进行时间序列分析、 动态监测、多时相滤波处理等，需要进行图像间的配准处 理。
1. 距离-多普勒方程
输入 斜距几何
2. 重采样
输出 制图坐标系下的几何（参考 DEM或者椭球体高度）
地理编码
一般精校正结果
正射校正结果
辐射定标——概念
• 后向散射
– 雷达测量的是电磁波脉冲传输和接收的比率，这个比值就叫后向 散射
• 后向散射定标
– 为了对比不同的传感器获取的同一区域影像 – 同一传感器以不同的工作模式获取的影像 – 同一传感器不同时相的数据 – 使用不同的处理方法来计算
图像配准结果
• 得到精确的配准结果
第二步：图像滤波
• 多时相雷达图像滤波工具：/SARscape/Basic/Intensity Processing/Filtering/De Grandi Multi-temporal Filtering
滤波结果查看 滤波前
滤波后
第三步：地理编码&辐射定标
辐射定标——方法
雷达方程 辐射定标的基础. 散射体的接收功率Pd , 与散射面积的关系:
Antenna Gain Pattern Range Spread Loss
Scattering Area A
辐射定标——定标参数
• 根据雷达方程，SAR图像的辐射定标参数包括：
– 散射面积（A）：每个输出像元都是恢复的真实的照射面积. 该面 积会根据不同的地形和入射角而改变
（DEM），矢量数据的输入，GPS数据，这 些数据可以是标准格式的，也可以是一般二 进制格式的。
– 标准雷达格式 – ENVI标准格式 – 一般二进制文件 – 有地理编码的二进制文件 – GPS数据 – 航空SAR（OrbiSAR、TELAER、E-SAR） – 矢量数据 – 特殊格式（ALOS PALSAR KC、ALOS GEO Grid） – Tiff格式 – ASCII ARCGIS格式
地理编码&辐射定标
• SAR系统是测量发射和返回脉冲的功率比，这个比值（就 是后向散射）被投影为斜距几何。
• 不同SAR传感器或不同接收模式，为了更好的对比SAR图像 几何和辐射特征，需要将SAR数据从斜距或地距投影转换 为地理坐标投影（制图参考系）
地理编码
• 地理编码、几何配准、几何校正、正射校正，概念是相似的， 就是把SAR图像，无论是斜距几何还是地距几何，转换成地图 坐标系，区别在于是否用DEM
雷达强度图像
滤波 (单图像) 地理编码&
定标
ENVI
图像分类
图像分割 特征提取
SAR图像的斑点噪声
• SAR是相干系统，斑点噪声是其 固有特性
• 均匀的区域，图像表现出明显的 亮度随机变化，与分辨率、极化、 入射角没有直接关系，属于乘机 噪声
• 多视和滤波可以抑制斑点噪声
噪声抑制——多视
• 单视复数（SLC）SAR图像 产品包含很多的斑点噪声， 为了得到最高空间分辨率 的SAR图像，SAR信号处理 器使用完整的合成孔径和 所有的信号数据。
地理编码
• 距离-多普勒方法
– 使用距离-多普勒方程，能计算出传感器和每个后向散射像元的关 系以及它们的相对速度，不仅考虑了像元的几何亮度同时也考虑 了传感器的处理过程，完全重建了成像和几何处理、考虑了地形 影响（前视收缩、叠掩）、地球自转的影响以及在多波谱频移和 方位向几何的地形高度的影响。