摘要：合成孔徑雷達(dá)成像技術(shù)是雷達(dá)技術(shù)，現(xiàn)代電子技術(shù)和數(shù)字信號處理技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，它使得傳統(tǒng)雷達(dá)功能發(fā)生了質(zhì)的飛躍。隨著SAR成像處理技術(shù)的日益成熟，其成像質(zhì)量不斷提高，成為目前高科技條件下一種不可取代的探測、偵查手段。在軍事，經(jīng)濟(jì)和科技研究等各方面都有重大價(jià)值和廣泛應(yīng)用前景。本文在查閨大量文獻(xiàn)和國內(nèi)外研究的基礎(chǔ)上，歸納了研究方法和研究成果。
　　關(guān)鍵詞：SAR　影像　幾何校正
　　中圖分類號：P237　文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A　文章編號：1672-3791(2012)01(b)-0042-01
　　合成孔徑雷達(dá)，又名微波成像雷達(dá)，是指以“合成孔徑”原理和脈沖壓縮技術(shù)為理論基礎(chǔ)，以高速數(shù)字處理和精確運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償為技術(shù)條件的高分辨率成像雷達(dá)。SAR是一種高分辨率成像雷達(dá)，同時(shí)也是一種全天候的遙感對地觀測技術(shù)，使用它可以在能見度極其惡劣的氣候條件下獲取類似光學(xué)照相的高分辨率雷達(dá)影像。在制圖、地質(zhì)、災(zāi)害監(jiān)測、水文、農(nóng)業(yè)等眾多領(lǐng)域有著廣泛的使用。隨著星載和機(jī)載SAR技術(shù)的不斷發(fā)展，對SAR影像的應(yīng)用研究也逐步深入。為了能應(yīng)用SAR影像進(jìn)行各種監(jiān)測和分析統(tǒng)計(jì)，并且將SAR影像與其他各種影像進(jìn)行融合、配準(zhǔn)等，需要準(zhǔn)確知道其對應(yīng)的空間位置信息。當(dāng)需要知道空間位置信息，或者要進(jìn)行多時(shí)相、多源信息的綜合分析時(shí)，SAR影像必須首先進(jìn)行幾何校正處理。
　　1　SAR簡介
　　SAR的工作原理；SAR是利用雷達(dá)與目標(biāo)的相對運(yùn)動(dòng)，把雷達(dá)在不同位置接收到的目標(biāo)回波信號進(jìn)行相干處理，可以使小孔徑天線得到大孔徑天線的效果，這也是合成孔徑的含義所在，采用這種技術(shù)的雷達(dá)被稱為合成孔徑雷達(dá)。合成孔徑雷達(dá)是利用雷達(dá)的多普勒效應(yīng)在工作。比如坐過火車的人都會(huì)有這樣一種體驗(yàn)，兩列火車交會(huì)時(shí)，聽到對面火車的汽笛聲，其音調(diào)會(huì)隨著火車駛近而慢慢提高，遠(yuǎn)去而慢慢降低，即聲波的頻率發(fā)生變化。
　　2　SAR影像特征
　　2.1　SAR影像幾何特征
　　因?yàn)镾AR的斜距成像特點(diǎn)，所以SAR影像上會(huì)出現(xiàn)和光學(xué)遙感影像顯著不同的幾何形變特征。(1)透視收縮：SAR傳感器是斜距測鼉儀器，它是面向雷達(dá)的坡面在SAR斜距影像上被縮小。透視收縮的程度與坡度及當(dāng)?shù)厝肷浣怯嘘P(guān)。(2)疊掩：假設(shè)目標(biāo)到SAR方向的當(dāng)?shù)仄露却笮〕^了雷達(dá)入射角，那么從坡面的頂部反射的信號要先于坡面底部反射信號到達(dá)傳感器，從而在SAR成像面上就會(huì)出現(xiàn)坡的頂、底顛倒的現(xiàn)象，這就是所說的疊掩。(3)陰影：如果一個(gè)坡面背向雷達(dá)的照射方向，雷達(dá)信號就無法到達(dá)該坡面及其相關(guān)區(qū)域，因此在雷達(dá)影像上相應(yīng)的成像區(qū)域的信號為零，表現(xiàn)為非常暗的影像特征。
　　3　SAR影像處理的關(guān)鍵技術(shù)
　　3.1　輻射校正
　　多光譜掃描儀獲取SAR影像時(shí)，每掃描一次將會(huì)獲得6行信息，如果有一個(gè)探測器發(fā)生故障，會(huì)導(dǎo)致失漏一行數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)上產(chǎn)生一條黑線。如果探測器的響應(yīng)頻率產(chǎn)生漂移，即某探測器的增益或振幅比其它探測器高，那么在掃描的過程中，影像信息上會(huì)產(chǎn)生明顯的條帶，而且與全幅影像完全不協(xié)調(diào)匹配。航空攝影過程中也有類似的問題，往往也會(huì)產(chǎn)生同樣的地物出現(xiàn)不同的灰度，或者同樣的灰度點(diǎn)，而實(shí)際上并非同樣的地物。為了把原始影像恢復(fù)，就要用計(jì)算機(jī)對它進(jìn)行輻射校正處理，通常采用相鄰掃描線的平均灰度值去除黑線或條帶狀失真，還能用直方圖的操作處理，接觸灰度的失真。
　　3.2　幾何校正
　　SAR影像的幾何失真，分為內(nèi)部畸變和外部畸變。內(nèi)部畸變是由傳感器的內(nèi)在問題所引起的，比例尺的變化、中心移動(dòng)、掃描非線性、歪斜等原因造成的幾何扭曲。外部畸變是由運(yùn)載工具的姿態(tài)引起的畸變，如衛(wèi)星飛行中的偏航、滾擺、俯仰所引起的畸變。
　　3.3　去噪
　　SAR影像與其他影像的不同在于SAR受到斑點(diǎn)噪聲(speckle)的干擾，這是一種乘性噪聲，難以去除和抑制。而傳統(tǒng)的去噪方法主要針對加性噪聲，對斑點(diǎn)噪聲處理的效果不佳。最常用的方法是將乘性噪聲通過對數(shù)運(yùn)算轉(zhuǎn)化為加性噪聲，然后利用傳統(tǒng)的去噪方法。
　　3.4　壓縮
　　SAR雷達(dá)產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)在帶寬有限的信道傳輸及在有限的空間內(nèi)存儲(chǔ)，就必須進(jìn)行壓縮。壓縮可針對SAR原始數(shù)據(jù)、含噪SAR影像或去噪后的SAR影像。對于含噪SAR影像或去噪后的SAR影像一般多采用DCT，Wavelet等頻域壓縮方法，取得了較高的壓縮比。
　　3.5　識別
　　目標(biāo)的識別是sAR影像處理的一個(gè)重要目的。從幾何形狀上，目標(biāo)可分為點(diǎn)狀、線狀(曲線狀)和面狀。由于點(diǎn)狀目標(biāo)較小，容易與背景噪聲混在一起，因而難于識別。
　　3.6　融合
　　為了最大程度地發(fā)揮SAR的優(yōu)勢，盡量彌補(bǔ)其不足，雷達(dá)越來越多地為多傳感器系統(tǒng)的一個(gè)組成部分與其他傳感器配合使用。目前的一個(gè)發(fā)展趨勢是將來自各種不同傳感器的信息，比如來自電光傳感器和來自SAR的信息融合起來，從而提高決策的準(zhǔn)確性。
　　4　SAR影像幾何校正的意義
　　合成孔徑雷達(dá)影像固有的透視收縮、疊掩和陰影等幾何特征不利于普通用戶對影像特征的理解和專題信息的提取。SAR具有較復(fù)雜的成像機(jī)制，如果用戶采用對待光學(xué)遙感影像幾何特征中常用的多項(xiàng)式法進(jìn)行SAR影像的校正，很難滿意。因此研究SAR影像幾何校正算法，開發(fā)實(shí)現(xiàn)可操作性的SAR正射校正處理軟件，對于SAR影像的應(yīng)用具有極其深遠(yuǎn)的意義，具體體現(xiàn)在以下4個(gè)方面。
　　(1)sAR具有全天時(shí)、全天候獲取數(shù)據(jù)的特點(diǎn)。
　　SAR影像可以應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)應(yīng)用部門，其研究領(lǐng)域十分寬廣，而且還在不斷擴(kuò)展；未來星載SAR衛(wèi)星發(fā)展十分活躍，可以利用的SAR數(shù)據(jù)會(huì)越來越豐富。但是，如果我們沒有有效的SAR影像處理軟件，顯然就會(huì)阻礙SAR應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展。SAR影像的幾何校正是SAR影像處理軟件中的重要功能之一，是進(jìn)行專題信息提取和制圖的重要處理步驟。
　　(2)數(shù)據(jù)的應(yīng)用可以提取地球物理信息。
　　多平臺、多傳感器、多時(shí)相遙感數(shù)據(jù)的融合對提高專題信息的提取精度有重要作用。但融合的重要技術(shù)之一就是遙感影像之間的空間配準(zhǔn)。雷達(dá)影像和光學(xué)影像具有截然不同的影像幾何特征，不進(jìn)行正射校正很難實(shí)現(xiàn)兩種影像間的空間配準(zhǔn)，即便同是SAR影像，不同時(shí)間、不同的SAR傳感器獲取的影像也在不同程度上需要通過正射校正完成空間的配準(zhǔn)。
　　5　結(jié)語
　　現(xiàn)代信息化戰(zhàn)爭最突出的特點(diǎn)是對制信息權(quán)的爭奪，只有取得了制信息權(quán)才可以獲取戰(zhàn)爭的勝利。SAR技術(shù)以其超強(qiáng)的信息獲取能力，自從出現(xiàn)以來倍受各國重視，在對地探測領(lǐng)域有后來居上的趨勢。將、來的高分辨率、多衛(wèi)星群和小型化SAR成像技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，會(huì)使SAR遙感探測技術(shù)在未來信息化戰(zhàn)爭中大顯身