描述
开 本: 16开纸 张: 胶版纸包 装: 平装是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787121209758丛书名: 空间射频信息获取新技术丛书
1.1 电磁波传播
1.1.1 均匀介质中的传播规律
1.1.2 异质介质中的传播方程
1.1.3 星载雷达的电磁波传播
1.2 物质与辐射的相互作用
1.2.1 各种后向散射的理论模型
1.2.2 后向散射现象的模型
1.3 极化
1.3.1 定义
1.3.2 波极化
1.3.3 后向散射对齐协议
1.3.4 复后向散射矩阵S及Mueller矩阵
第2章 合成孔径雷达的原理
2.1 雷达原理
2.1.1 监视雷达的描述
2.1.2 分辨率的概念
2.1.3 成像雷达
2.1.4 合成孔径雷达（SAR）
2.1.5 雷达方程
2.2 合成孔径雷达的方程式
2.2.1 脉冲压缩原理
2.2.2 距离分辨率
2.2.3 方位分辨率
2.2.4 SAR天线的传递函数
2.2.5 距离向及方位向的采样
2.2.6 星载SAR的运行
2.3 SAR图像的成像几何
2.3.1 采样和分辨率
2.3.2 雷达几何与地形几何
2.3.3 折叠、膨胀及阴影
第3章 现有星载合成孔径雷达系统
3.1 轨道记录的组成
3.1.1 遥感卫星的轨道
3.2 极轨星载SAR
3.2.1 SEASAT
3.2.2 ERS
3.2.3 JERS
3.2.4 RADARSAT
3.3 非极轨卫星
3.3.1 ALMAZ
3.3.2 航天飞机的利用
3.4 其他系统
3.5 机载SAR
3.5.1 Sandia
3.5.2 CCRS
3.5.3 CRL/NASDA
3.5.4 JPL的AIRSAR
3.5.5 PHARUS
3.5.6 DLR的E?SAR
3.5.7 几种著名的军用系统
第4章 合成孔径雷达图像
4.1 图像数据
4.1.1 原始数据
4.1.2 单视复数据
4.1.3 多视数据
4.1.4 衍生产品
4.1.5 极化数据
4.2 辐射校正
4.2.1 标量SAR数据的校正
4.2.2 极化SAR数据的校正
4.3 定位精度
第5章 相干斑的模型
5.1 相干斑概述
5.2 单视标量相干斑的复循环高斯模型
5.2.1 随机游程及其高斯相干斑的条件
5.2.2 一阶分布： 雷达反射系数R
5.3 矢量或多视相干斑的多变量复循环高斯模型
5.3.1 单视复数据的联合分布
5.3.2 单视高斯相干斑的空间相关及其谱特征
5.3.3 单视探测数据的联合分布
5.3.4 标量多视数据的分布
5.3.5 多视矢量分布
5.4 非高斯相干斑模型
5.4.1 标量乘积模型和归一化纹理
5.4.2 非高斯杂波
5.5 极化雷达中的相干斑
5.5.1 高斯模型
5.5.2 乘积模型
5.5.3 相位差及幅度比的分布
5.5.4 同极化与交叉极化通道的相关
第6章 反射系数的估计与SAR图像滤波
6.1 引论
6.2 反射系数R的估计
6.2.1 贝叶斯估计概述
6.2.2 恒定反射系数R的估计
6.3 已知场景先验概率的单通道滤波器
6.3.1 线性MMSE滤波器
6.3.2 非线性MMSE滤波器
6.3.3 非线性MAP滤波器
6.4 多通道滤波器
6.4.1 强度数据
6.4.2 一般情况： 矢量线性MMSE
6.5 极化数据滤波
6.5.1 通过组合多极化通道削弱相干斑的滤波器
6.5.2 极化数据恢复滤波器
6.6 滤波器参数估计
6.6.1 统计量的估计公式
6.6.2 计算窗的选择
6.7 滤波器指标
6.7.1 各种估计的统计评价
6.7.2 在ERS?1图像上的结果
6.8 结论
第7章 SAR图像分类
7.1 符号
7.2 用于标量图像的贝叶斯方法
7.2.1 基于像素的贝叶斯方法
7.2.2 基于上下文的贝叶斯方法
7.2.3 全局贝叶斯方法
7.3 贝叶斯方法应用于ERS?1的时间序列
7.3.1 像素分类
7.3.2 雷达与SPOT融合及其与SPOT的比较
7.3.3 结论
7.4 多极化图像分类
7.4.1 基于三种主要后向散射机制的分类［VAN 89］
7.4.2 基于熵分类［CLO 96］
7.4.3 贝叶斯极化分类
7.4.4 非贝叶斯极化分类
第8章 点、边缘和线的检测
8.1 目标检测
8.1.1 强度阈值
8.1.2 比值的应用
8.1.3 其他方法
8.1.4 结论
8.2 边缘检测
8.2.1 均值比
8.2.2 似然比
8.2.3 指数加权均值比
8.2.4 多维的情况
8.3 线检测
8.3.1 均值比
8.3.2 与理想结构的相关
8.4 线与边缘的关联
8.5 结论
第9章 雷达几何与地形几何
9.1 雷达图像的定位
9.1.1 轨道数据的精度
9.1.2 距离向定位
9.1.3 方位向定位
9.1.4 雷达成像的三维点定位
9.1.5 运动目标
9.2 几何修正
9.2.1 利用数字地面模型的几何校正
9.2.2 图像之间的配准
第10章 雷达立体测量
10.1 立体视觉原理： 摄影测量
10.1.1 原理
10.1.2 立体视觉的方法
10.2 雷达立体测量的原理
10.2.1 侧视效应
10.2.2 几何重构
10.2.3 配准
10.2.4 雷达视觉的几何效应
10.2.5 阴影部分和未配准区域的填充
10.3 雷达立体测量的实例
10.4 结论
第11章 雷达斜坡测量
11.1 雷达斜坡测量方程
11.1.1 阴影成形
11.1.2 阴影成形和雷达
11.1.3 雷达斜坡测量方程
11.2 雷达斜坡测量方程的解
11.2.1 Wildey方法
11.2.2 Frankot?Chellappa方法
11.2.3 无先验信息的雷达斜坡测量方程的解
11.3 未知参数的确定
11.3.1 σ0的确定
11.3.2 后向散射分布的确定
11.4 几个实例
11.5 雷达极化测量
11.6 结论
第12章 雷达干涉测量
12.1 干涉测量的原理
12.1.1 相位和干涉
12.1.2 干涉测量产物的结构
12.1.3 干涉图携带的信息
12.2 干涉图的模型
12.2.1 干涉图的统计规律
12.2.2 经验相干度估计
12.3 数据的几何分析
12.4 干涉测量的实际应用
12.4.1 高程测量
12.4.2 地表运动测量： 差分干涉测量
12.4.3 相干度的应用
12.5 干涉测量成像的局限
12.5.1 时变的影响
12.5.2 几何上的限制
12.5.3 大气传播的影响
12.5.4 信噪比的作用
第13章 相位展开
13.1 引言
13.1.1 校正相移
13.1.2 残留点的检测
13.2 InSAR（干涉SAR）数据的预处理
13.2.1 局部频率分析
13.2.2 干涉图的滤波
13.2.3 不可展开区域的检测
13.3 相位展开的方法
13.3.1 局部方法
13.3.2 最小二乘法
13.3.3 格林函数
13.3.4 结论第14章 雷达海洋探测
14.1 雷达海洋探测引言
14.2 海洋表面的描述
14.2.1 海洋谱在不同尺度上的划分
14.2.2 海洋表面电磁波的反射
14.3 真实孔径雷达的海洋表面图像
14.3.1 倾斜调制
14.3.2 水动力调制
14.4 海洋表面的运动
14.5 海洋表面的SAR图像
14.5.1 SAR图像谱的准线性逼近
14.5.2 非线性模型
14.6 SAR成像机制的反演
14.6.1 SAR的谱反演
14.6.2 水下地形测量的反演
参考文献
近年来，我国对机载合成孔径雷达进行了广泛的试验，研制了多种波段的雷达，并在不同的平台上录取了大量数据，同时在雷达成像方法方面进行了研究，取得了可喜的进展。可以预期，星载合成孔径雷达的试验也会在近期取得成果。
合成孔径雷达可以全天候、全天时工作，作为遥感设备，其图像分辨率基本上与光学图像相当，可以及时了解地面场景的情况，受到许多应用部门的重视。其实，合成孔径雷达的作用远不止于此，从它的图像里可以获取丰富的信息，当前对光学图像分析所取得的成果就充分说明了这一点。
应当指出，光学图像在遥感领域方面的巨大成就，对合成孔径雷达很有借鉴作用，但又不可能完全套用。为了能从图像中充分提取场景的信息，对合成孔径雷达来说，由于它是基于相干电波进行检测和成像的，必须对电波与被测物体的相互作用有充分理解，特别是物体的不同几何特征和物理特性对电波散射的作用。电波在大气层中，特别是在电离层中的传播特性也是不可忽略的。由于物体的复杂性和随机性，不同散射回波特性常以不同的数学特征表现在图像里，而成像方法与图像表现是紧密相连的。此外，雷达波长和极化方式的不同都会使物体的某些特征在图像里反映出来。
由此可见，为了充分发挥合成孔径雷达作为遥感设备的作用，必须从更基础的层面出发，对它进行深入的研究。
本书正是符合上述要求的一本专著，由多名有关领域的专家共同撰写完成，主编为Henri Ma?tre教授，他是国际知名的图像处理领域的专家，对合成孔径雷达图像处理有多年的深入研究，而他的研究更多集中于合成孔径雷达图像处理的基础层面。
我国合成孔径雷达的发展方兴未艾，在大力推广应用的同时，对合成孔径雷达图像的后处理和解释进行了深入研究，从合成孔径雷达图像获取了更多有价值的信息，对发展国民经济和国防来说都具有重大意义。
应当说，与光学图像的研究和分析相比，合成孔径雷达图像处理的水平还有很大的差距，在国外也是如此。所以本书在内容安排上更侧重于基础，对这一发展中的学科进行了较全面的描述，并介绍了有关方面的许多阶段性成果，这对我们开展这方面的工作是非常有价值的。
翻译一本新兴学科的高水平学术专著不是一件容易的事，要对专著的内容和思想有充分的了解。本书的译者孙洪教授曾在Ma?tre教授领导的实验室作访问学者，后来又与他有多年的合作研究，对Ma?tre教授的学术思想和风格十分熟悉。由她翻译的这本专著很好地反映了原书的风貌。
愿本译著的出版能对促进我国合成孔径雷达图像处理的深入发展起到重要作用。
保 铮 谨识
于西安电子科技大学
译 者 序
本书的原著法文版由法国Hermes出版公司于2001年出版,其中译本于2005年由电子工业出版社出版,销售一空。经过几年的技术积累，作者撰写出版了本书英文版，由英国ISTE有限公司于2008年出版，电子工业出版社决定再次出版该英文版的中译本。一本新兴学科的专著能有如此强大的生命力，说明了该著作的前沿性和指导性。
该著作由法国巴黎高科电信学院Telecom ParisTech[原名： 法国国立高等电信学院(ENST)]的Henri Ma?tre教授主编，由从事该领域研究和教学的一些大学教授和法国国家科研中心的专家教授共同撰写。这些作者中大多已成为卓有建树的知名专家。译者也有幸在这十几年中一直与他们进行合作研究工作。
合成孔径雷达图像处理是近些年来发展起来的新兴学科，已成为国民经济和国防建设的一个重要领域。近二十年来，我国对合成孔径雷达(SAR)的研制给予了大量的投资，在获取SAR数据方面有了很大发展。然而，在SAR图像处理方面的研究进展相对缓慢，阻碍了SAR数据的应用。而法国充分利用世界共享的SAR数据资源，大力发展SAR图像处理技术和自己的解译系统，从而在SAR图像应用方面处于世界前列。本书展示了20世纪90年代法国在该领域的研究成果。近几年，随着我国拥有了自己的SAR数据，开始进入提升我国SAR图像资源应用能力的重要阶段，而应用能力的增强亟需SAR图像处理技术的支持。正是这样的需求推动着我们再次认真翻译和出版本书。
合成孔径雷达图像处理是一个综合学科，既涉及数字图像处理技术，又要求深入了解SAR成像的物理机理; 既需要研究雷达数据的数学模型，又要求充分了解不同应用领域(如测绘、海态等)的特点。本书基本涵盖了SAR成像的物理机理，SAR图像的数学模型，以及针对应用需求的数字图像处理方法等三方面的内容，为该领域的工作者提供了一部系统的教材和实用的工具书。
该书保持着法国科技专著的一贯风格: 在内容上，既具有严谨性，又具有实用性; 在结构上，既包括数学模型、方法原理，又包括工程实现和开放问题。如此，作为教科书，可以培养学习者运用知识解决问题的能力; 作为工具书，提供了系统分析问题和解决问题的方法。
本书对法文版中译本中的术语进行了一些修订，使之更符合我国科技工作者近年来的习惯说法，同时也尽量让书中文字叙述减少一些“洋中文”，而更加“本土化”。
我们保留了由保铮院士为法文版译本撰写的序。保铮院士是一位引领我国雷达科技发展的资深教授，与该书的作者和译者有过多次交流; 他的序言在近十年后的今天仍然显得这样的高瞻远瞩、知微见著。在此，谨表示对保铮院士的崇高敬意。
孙 洪2013年3月武汉大学电子信息学院
绪 论
合成孔径雷达图像的诞生经历了半个多世纪的精彩过程，它伴随着物理学、电子学、信号处理技术，以及图像处理技术的发展而兴起。在第二次世界大战时期出现了第一个雷达，它最初的任务就是监视，也就是探测。逐步地，它具备了侦察的能力: 通过空间扫描可得到一个分辨率很低的图像，而持续显示技术使之能够分辨不同反射体的回波。要进而形成一幅真实的图像，则必须加快扫描速度并且要有规律地组织从两个方向收集的反射波。然而，首先需要大幅度地提高两个关键的参数指标: 一个是分辨率，我们所使用的波长对作用的检测距离是比较糟糕的; 另一个是识别能力，也就是接收器对相关的检测范围的灵敏程度。随着多方面的技术进步，这两个参数已经得以改进，同时也归功于一些决定性的选择，包括“侧视”，它有助于消除正交反射的强回波; 还包括“合成孔径”，它铺设出一条具有几乎无限分辨能力的道路。而提出的这些选择仅仅是思路，如果没有强大的技术支撑是无法得以实现的。我们经历了方法与概念之间不断交替跨越，经历了诸如在传感器和发射器、电子元件和处理算法等领域的不断进步，雷达成像最终脱颖而出，成为等同于光学成像的基本遥测工具。
20世纪60年代，使雷达成像充满魅力的核心技术得到了探索研究和系统归纳。雷达成像的基础涉及面广，从对于不同材料的分辨能力，到穿透覆盖物和植被的程度; 从几何效应，到去极化性能; 从立体成像、干涉成像及斜坡测量的能力，到微分波长特性。所有这些基础已经建立。但是，这些进展没有广泛公布。这是由于诞生于空防的雷达成像依然限于较窄范围内的军事用途。因此，连那些常常被认为具有战略意义的最显著的进展，也以非常缓慢的速度进入工业界和科研界的其他领域。由于雷达成像的复杂性，尤其是对高技术的要求，超出了很多工业应用的范围，而学术界要介入该领域则必须得到有实力的制造业的有力支持，甚至连阅读合成孔径雷达图像数据也存在大量的困难。这是由于图像的可视性差，而且获取图像的方法极为复杂。这些图像常常是用来做实验的传感器的产品，难以应用。这些传感器的基本获取参数(我们将会在以后的章节中详细讲述)本身就是有待不断调整的研究课题。中间的处理过程也在不断改进，而这些变化很快，而且不是总有完整的记载。对于用户来说，民用卫星传感器的出现是一个重大的飞跃，如SEASAT、SIR?A和SIR?B，尤其是ERS系列。这些系统可以用来建立大量的参考产品，任何实验室都可以获取这些产品，从而极大地扩展了其应用范围。这样，所有的领域，从对自然灾害的预防到地质和矿藏的勘察，从制图到极地监控，从森林管理到海洋勘测，都向雷达成像的应用敞开了。
雷达成像在很多方面优于光学成像，其中最为突出的是它的全天候工作的能力，尤其对于多云雾的国家，如位于赤道地带的国家，这个优越性更加突出。另外，它的相干成像的特性(即收集幅度和相位信号的能力)在孔径合成的框架下可以获得惊人的分辨率，同时还可以用于干涉测量，得到非常精确的高度测量和准确得多的位移控制(精度为工作波长的分数级)。另外，雷达波具有随微波频率变化的穿透能力。它能穿透稀松的树叶并识别埋藏在非常干燥的浅表层下的地下结构。最后，雷达波通常被极化，而产生后向散射波的介质的去极化程度，对于农业、地质学、土地规划等方面的应用，是重要的信息源。
当然，雷达成像与光学成像的互补作用比它们的共同作用更有吸引力。例如，雷达图像的模型遵循“飞行时间”的规则，而并非我们所熟悉的“投影”成像。雷达成像对目标的几何属性特别敏感，无论是对微观的(如粗糙度、地表效应)还是宏观的(如朝向、多次反射)几何属性都极其敏感。而光学成像对目标的物理化学性质(如辐射系数、反照率、颜色)则更为敏感。还有一些雷达所敏感的属性，如材料的自然属性(如金属目标)和状态(如土壤的温度、植被的干燥度)在光学成像中常常是不可感知的。最后一点是，光学成像依赖于光源，通常是太阳，而雷达成像不依赖任何光源。因此，与光学成像相比，雷达成像有更高的昼夜和季节的稳定性，但是更大程度依赖于传感器摄取时的位置。
基于上述所有的原因，许多卫星都配备了成像雷达。有一些仅用来做些试验，但也有不少是提供给后人使用的，如美国军用卫星Lacrosse系列和欧洲民用卫星ERS系列。这些卫星是获取地球信息的永久资源。这样的信息大多需要借助图片解译的方法来处理，但是随着所需处理的图像数量不断增加，同时对测度的可靠性和质量的要求也越来越高，自动处理技术被推向了优势地位。本书正是为了促进这样的自动处理技术的发展而编著的。
因此，本书包括合成孔径雷达图像的数字处理所需的三类基本工具，即
● 物理概念，用来解释主要的传播现象和物质与辐射的相互作用，提供雷达及其支持平台的运行机理的基本概念;
● 数学模型，用统计模型来描述这种具有非常特殊性质的雷达发出的信号，以及可能的期望性质;
● 图像处理方法，适用于特定的应用，包括检测、识别、分类或解译。
正是由于在这三方面进行了深入的并行研究，得到从雷达图像中提取信息的有效的自动处理方法。许多年来，使用者仅仅将若干成功的光学遥感图像处理算法改编用于雷达成像。一些广泛用于照片解译的商用程
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