书籍详情
全球星载SAR正射影像研制原理与方法
作者：汪韬阳等
出版社：科学出版社
出版时间：2022-03-01
ISBN：9787030714381
定价：¥139.00
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内容简介
本书针对目前在轨SAR卫星的成像特性，结合全球覆盖的观测任务，提出一套适用于全球超大规模SAR卫星正射影像产品研制的数据处理技术体系。具体内容包括：星载SAR区域成像任务规划、星载SAR影像几何定标、星载SAR影像自动匹配、星载SAR影像区域网平差、星载SAR影像正射纠正与更新、星载SAR影像强度一致性处理与镶嵌等。基于这套技术体系，利用我国高分三号卫星全球覆盖的影像数据进行正射影像产品生产，生产实践结果验证了本书所提出技术体系的有效性和可行性。
作者简介
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目录
目录
第1章 绪论 1
1.1 高分辨率星载SAR系统发展现状 1
1.2 国外典型高分辨率星载SAR卫星系统简介 4
1.2.1 加拿大Radarsat-2 4
1.2.2 德国TerraSAR-X 5
1.2.3 意大利COSMO-Skymed 7
1.2.4 日本ALOSPALSAR 9
1.3 国内典型高分辨率星载SAR卫星系统简介 11
1.3.5 HJ-1C 11
1.3.6 高分三号 12
1.3.7 海丝一号 13
1.4 全球正射影像产品现状 14
1.5 全球星载SAR正射影像研制的关键问题 16
参考文献 16
第2章 星载SAR区域成像任务规划 19
2.1 全球覆盖星载SAR成像需求分析 19
2.2 全球覆盖星载SAR任务规划建模准备 20
2.2.1 规划过程的合理简化假设 20
2.2.2 从规划需求到模型要素转换 20
2.3 全球覆盖星载SAR任务规划模型构建 21
2.3.1 决策变量 21
2.3.2 目标函数 22
2.3.3 约束条件 22
2.4 全球覆盖星载SAR任务规划算法求解 23
2.4.1 基于NSGA-II算法的规划模型求解 23
2.4.2 卫星成像条带计算 23
2.4.3 区域目标有效覆盖面积计算 24
2.5 实验结果与分析 25
2.5.1 应用方案设计 25
2.5.2 实验区概况 27
2.5.3 全球一张图应用成果 29
参考文献 33
第3章 星载SAR影像几何定标 34
3.1 距离-多普勒模型 34
3.2 星载SAR影像几何定位误差分析 35
3.2.1 SAR载荷引入的误差 36
3.2.2 卫星平台引入的误差 37
3.2.3 观测环境引入的误差 39
3.2.4 地面处理引入的误差 40
3.2.5 误差消除分析 41
3.3 顾及大气延迟的星载SAR影像高精度几何定标 42
3.3.1 大气延迟改正 43
3.3.2 角反射器像平面坐标提取 44
3.3.3 顾及大气延迟的几何定标模型 45
3.3.4 多时序SAR影像联合定标策略 47
3.4 实验结果与分析 47
3.4.1 实验数据介绍 47
3.4.2 GF-3卫星几何定标与精度验证 49
参考文献 54
第4章 星载SAR影像自动匹配 56
4.1 星载SAR影像匹配原理 56
4.1.1 基于逐级匹配的星载SAR影像匹配 56
4.1.2 基于泊松采样的匹配点优选方法 62
4.2 基于并行计算的星载SAR影像匹配策略 64
4.3 星载SAR影像匹配实验与分析 66
4.3.1 SAR影像匹配实验验证 66
4.3.2 全球SAR影像匹配实验 68
参考文献 72
第5章 星载SAR影像区域网平差 74
5.1 星载SAR影像通用几何定位模型 74
5.1.1 RPC模型构建 74
5.1.2 RPC模型求解 76
5.2 星载SAR影像区域网平差原理 79
5.2.1 基于RPC模型的星载SAR影像区域网平差 79
5.2.2 基于DEM约束的星载SAR影像区域网平差 81
5.2.3 大规模区域网平差快速求解策略 85
5.2.4 基于选权迭代法的粗差剔除策略 89
5.3 实验结果与分析 92
5.3.1 全国GF-3SAR影像区域网平差实验 92
5.3.2 全球GF-3SAR影像区域网平差实验 94
参考文献 96
第6章 星载SAR影像正射纠正与更新 98
6.1 基于RPC模型的星载SAR影像正射纠正 98
6.2 基于叠掩补偿的正射影像生成 100
6.2.1 叠掩区域判定 100
6.2.2 叠掩掩膜生成 106
6.2.3 叠掩区域补偿 108
6.3 基于CPU/GPU协同的快速正射纠正 109
6.3.1 程序结构优化 111
6.3.2 显存访问方式优化 112
6.3.3 指令吞吐量优化 113
6.4 星载SAR正射影像更新 114
6.4.1 控制点自动提取 114
6.4.2 基于不规则三角网的星载SAR正射纠正 114
6.5 实验结果与分析 115
6.5.1 SAR影像单景正射纠正实验验证 115
6.5.2 基于叠掩补偿的星载SAR正射纠正实验 128
6.5.3 全球星载SAR正射影像生成及精度验证 133
参考文献 136
第7章 星载SAR影像强度一致性处理与镶嵌 138
7.1 大范围SAR影像强度一致性处理算法 138
7.1.1 随机交叉观测SAR影像强度校正 139
7.1.2 多视强度补偿 145
7.1.3 利用低分辨率强度基准底图对源影像强度校正 147
7.2 大范围SAR影像镶嵌 151
7.2.1 获取校正后SAR影像有效范围 152
7.2.2 计算重叠影像间的平分线 153
7.2.3 生成Voronoi多边形 155
7.2.4 接缝线网络自动优化 157
7.2.5 基于接缝线网络的影像镶嵌 158
7.3 实验结果与分析 159
7.3.1 全球SAR影像强度一致性校正应用分析 159
7.3.2 全球SAR影像自动镶嵌实验验证 162
参考文献 163
第1章 绪论 1
1.1 高分辨率星载SAR系统发展现状 1
1.2 国外典型高分辨率星载SAR卫星系统简介 4
1.2.1 加拿大Radarsat-2 4
1.2.2 德国TerraSAR-X 5
1.2.3 意大利COSMO-Skymed 7
1.2.4 日本ALOSPALSAR 9
1.3 国内典型高分辨率星载SAR卫星系统简介 11
1.3.5 HJ-1C 11
1.3.6 高分三号 12
1.3.7 海丝一号 13
1.4 全球正射影像产品现状 14
1.5 全球星载SAR正射影像研制的关键问题 16
参考文献 16
第2章 星载SAR区域成像任务规划 19
2.1 全球覆盖星载SAR成像需求分析 19
2.2 全球覆盖星载SAR任务规划建模准备 20
2.2.1 规划过程的合理简化假设 20
2.2.2 从规划需求到模型要素转换 20
2.3 全球覆盖星载SAR任务规划模型构建 21
2.3.1 决策变量 21
2.3.2 目标函数 22
2.3.3 约束条件 22
2.4 全球覆盖星载SAR任务规划算法求解 23
2.4.1 基于NSGA-II算法的规划模型求解 23
2.4.2 卫星成像条带计算 23
2.4.3 区域目标有效覆盖面积计算 24
2.5 实验结果与分析 25
2.5.1 应用方案设计 25
2.5.2 实验区概况 27
2.5.3 全球一张图应用成果 29
参考文献 33
第3章 星载SAR影像几何定标 34
3.1 距离-多普勒模型 34
3.2 星载SAR影像几何定位误差分析 35
3.2.1 SAR载荷引入的误差 36
3.2.2 卫星平台引入的误差 37
3.2.3 观测环境引入的误差 39
3.2.4 地面处理引入的误差 40
3.2.5 误差消除分析 41
3.3 顾及大气延迟的星载SAR影像高精度几何定标 42
3.3.1 大气延迟改正 43
3.3.2 角反射器像平面坐标提取 44
3.3.3 顾及大气延迟的几何定标模型 45
3.3.4 多时序SAR影像联合定标策略 47
3.4 实验结果与分析 47
3.4.1 实验数据介绍 47
3.4.2 GF-3卫星几何定标与精度验证 49
参考文献 54
第4章 星载SAR影像自动匹配 56
4.1 星载SAR影像匹配原理 56
4.1.1 基于逐级匹配的星载SAR影像匹配 56
4.1.2 基于泊松采样的匹配点优选方法 62
4.2 基于并行计算的星载SAR影像匹配策略 64
4.3 星载SAR影像匹配实验与分析 66
4.3.1 SAR影像匹配实验验证 66
4.3.2 全球SAR影像匹配实验 68
参考文献 72
第5章 星载SAR影像区域网平差 74
5.1 星载SAR影像通用几何定位模型 74
5.1.1 RPC模型构建 74
5.1.2 RPC模型求解 76
5.2 星载SAR影像区域网平差原理 79
5.2.1 基于RPC模型的星载SAR影像区域网平差 79
5.2.2 基于DEM约束的星载SAR影像区域网平差 81
5.2.3 大规模区域网平差快速求解策略 85
5.2.4 基于选权迭代法的粗差剔除策略 89
5.3 实验结果与分析 92
5.3.1 全国GF-3SAR影像区域网平差实验 92
5.3.2 全球GF-3SAR影像区域网平差实验 94
参考文献 96
第6章 星载SAR影像正射纠正与更新 98
6.1 基于RPC模型的星载SAR影像正射纠正 98
6.2 基于叠掩补偿的正射影像生成 100
6.2.1 叠掩区域判定 100
6.2.2 叠掩掩膜生成 106
6.2.3 叠掩区域补偿 108
6.3 基于CPU/GPU协同的快速正射纠正 109
6.3.1 程序结构优化 111
6.3.2 显存访问方式优化 112
6.3.3 指令吞吐量优化 113
6.4 星载SAR正射影像更新 114
6.4.1 控制点自动提取 114
6.4.2 基于不规则三角网的星载SAR正射纠正 114
6.5 实验结果与分析 115
6.5.1 SAR影像单景正射纠正实验验证 115
6.5.2 基于叠掩补偿的星载SAR正射纠正实验 128
6.5.3 全球星载SAR正射影像生成及精度验证 133
参考文献 136
第7章 星载SAR影像强度一致性处理与镶嵌 138
7.1 大范围SAR影像强度一致性处理算法 138
7.1.1 随机交叉观测SAR影像强度校正 139
7.1.2 多视强度补偿 145
7.1.3 利用低分辨率强度基准底图对源影像强度校正 147
7.2 大范围SAR影像镶嵌 151
7.2.1 获取校正后SAR影像有效范围 152
7.2.2 计算重叠影像间的平分线 153
7.2.3 生成Voronoi多边形 155
7.2.4 接缝线网络自动优化 157
7.2.5 基于接缝线网络的影像镶嵌 158
7.3 实验结果与分析 159
7.3.1 全球SAR影像强度一致性校正应用分析 159
7.3.2 全球SAR影像自动镶嵌实验验证 162
参考文献 163
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