【摘 要】
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星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)对于粗糙海面的后向散射十分敏感,能够进行长时间的成像观测,且不受恶劣天气的影响,现已广泛地应用于海洋遥感领域。SAR能够
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星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)对于粗糙海面的后向散射十分敏感,能够进行长时间的成像观测,且不受恶劣天气的影响,现已广泛地应用于海洋遥感领域。SAR能够获取关于中尺度海洋现象、舰船尾迹、油污以及海冰等海面目标的图像,这些图像的质量很大程度上决定了后续参数反演、目标识别等应用性能。针对弱散射的海洋SAR图像,提高辐射分辨率是改善图像质量的关键,高辐射分辨率能够减弱杂波和噪声的干扰,反映出目标与背景海面的差异。此外,反差信号强度也是影响海洋图像质量的重要因素,反差信号强度越大,目标信号与海面背景的反差越明显,目标越容易被检测。实际中,辐射分辨率的提高往往带来反差信号强度的降低。因此,海洋SAR辐射分辨率研究要综合考虑辐射分辨率和反差信号强度,在图像处理中既要提高辐射分辨率又要减小反差信号强度的损失。本文选取中尺度海洋现象探测为例展开实验分析,围绕海洋SAR系统辐射分辨率指标体系以及提升辐射分辨率的处理方法进行研究。主要内容如下:(1)简要阐述海面SAR成像原理,包括海面电磁散射模型、海面成像机制以及常见中尺度海洋现象在SAR图像中的表现,并根据多幅海洋SAR图像分析海杂波统计特性,引出后续辐射分辨率定义推导。(2)基于SAR图像统计特性,考虑乘性相干斑与加性噪声的特点,推导辐射分辨率公式。建立海洋SAR系统辐射分辨率指标传递模型,梳理指标体系,明确辐射分辨率和反差信号强度相关概念,引入衡量海洋现象可被检测的可视度指标。(3)基于传统的辐射分辨率提升方法,重点研究三维块匹配(Block-matching3D,BM3D)算法在提高海洋SAR图像可视度方面的应用,针对算法存在的问题优化参数选择策略。改进参数后的BM3D算法进一步提升辐射分辨率,同时减小反差信号强度的损失,有效提高图像可视度。
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