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第1章 合成孔径雷达影像的物理基础 1

1.1 电磁波传播 1

1.1.1 均匀介质中的传播规律 1

1.1.2 异质介质中的传播方程 3

1.1.3 星载雷达的电磁波传播 5

1.2 物质与辐射的相互作用 6

1.2.1 各种后向散射的理论模型 6

1.2.2 后向散射现象的模型 7

1.3 极化 9

1.3.1 定义 9

1.3.2 波极化 10

1.3.3 后向散射对齐协议 11

1.3.4 复后向散射矩阵S及Mueller矩阵 12

第2章 合成孔径雷达的原理 15

2.1 雷达原理 15

2.1.1 监视雷达的描述 15

2.1.2 分辨率的概念 17

2.1.3 成像雷达 18

2.1.4 合成孔径雷达（SAR） 20

2.1.5 雷达方程 20

2.2 合成孔径雷达的方程式 22

2.2.1 脉冲压缩原理 22

2.2.2 距离分辨率 23

2.2.3 方位分辨率 25

2.2.4 SAR天线的传递函数 28

2.2.5 距离向及方位向的采样 28

2.2.6 星载SAR的运行 29

2.3 SAR图像的成像几何 31

2.3.1 采样和分辨率 31

2.3.2 雷达几何与地形几何 33

2.3.3 折叠、膨胀及阴影 33

第3章 现有星载合成孔径雷达系统 35

3.1 轨道记录的组成 36

3.1.1 遥感卫星的轨道 36

3.2 极轨星载SAR 38

3.2.1 SEASAT 39

3.2.2 ERS 39

3.2.3 JERS 40

3.2.4 RADARSAT 40

3.3 非极轨卫星 42

3.3.1 ALMAZ 42

3.3.2 航天飞机的利用 42

3.4 其他系统 44

3.5 机载SAR 45

3.5.1 Sandia 45

3.5.2 CCRS 45

3.5.3 CRL/NASDA 45

3.5.4 JPL的AIRSAR 46

3.5.5 PHARUS 46

3.5.6 DLR的E-SAR 46

3.5.7 几种著名的军用系统 46

第4章 合成孔径雷达图像 48

4.1 图像数据 48

4.1.1 原始数据 48

4.1.2 单视复数据 49

4.1.3 多视数据 50

4.1.4 衍生产品 51

4.1.5 极化数据 51

4.2 辐射校正 54

4.2.1 标量SAR数据的校正 54

4.2.2 极化SAR数据的校正 54

4.3 定位精度 55

第5章 相干斑的模型 56

5.1 相干斑概述 56

5.2 单视标量相干斑的复循环高斯模型 57

5.2.1 随机游程及其高斯相干斑的条件 58

5.2.2 一阶分布：雷达反射系数R 59

5.3 矢量或多视相干斑的多变量复循环高斯模型 64

5.3.1 单视复数据的联合分布 64

5.3.2 单视高斯相干斑的空间相关及其谱特征 64

5.3.3 单视探测数据的联合分布 67

5.3.4 标量多视数据的分布 68

5.3.5 多视矢量分布 75

5.4 非高斯相干斑模型 80

5.4.1 标量乘积模型和归一化纹理 80

5.4.2 非高斯杂波 85

5.5 极化雷达中的相干斑 87

5.5.1 高斯模型 87

5.5.2 乘积模型 87

5.5.3 相位差及幅度比的分布 88

5.5.4 同极化与交叉极化通道的相关 89

第6章 反射系数的估计与SAR图像滤波 91

6.1 引论 91

6.2 反射系数R的估计 92

6.2.1 贝叶斯估计概述 92

6.2.2 恒定反射系数R的估计 94

6.3 已知场景先验概率的单通道滤波器 95

6.3.1 线性MMSE滤波器 96

6.3.2 非线性MMSE滤波器 97

6.3.3 非线性MAP滤波器 99

6.4 多通道滤波器 99

6.4.1 强度数据 99

6.4.2 一般情况：矢量线性MMSE 101

6.5 极化数据滤波 102

6.5.1 通过组合多极化通道削弱相干斑的滤波器 102

6.5.2 极化数据恢复滤波器 104

6.6 滤波器参数估计 105

6.6.1 统计量的估计公式 106

6.6.2 计算窗的选择 106

6.7 滤波器指标 107

6.7.1 各种估计的统计评价 107

6.7.2 在ERS-1图像上的结果 108

6.8 结论 109

第7章 SAR图像分类 111

7.1 符号 111

7.2 用于标量图像的贝叶斯方法 112

7.2.1 基于像素的贝叶斯方法 113

7.2.2 基于上下文的贝叶斯方法 115

7.2.3 全局贝叶斯方法 117

7.3 贝叶斯方法应用于ERS-1的时间序列 118

7.3.1 像素分类 120

7.3.2 雷达与SPOT融合及其与SPOT的比较 123

7.3.3 结论 123

7.4 多极化图像分类 124

7.4.1 基于三种主要后向散射机制的分类[VAN 89] 124

7.4.2 基于熵分类[CLO 96] 126

7.4.3 贝叶斯极化分类 128

7.4.4 非贝叶斯极化分类 130

第8章 点、边缘和线的检测 131

8.1 目标检测 131

8.1.1 强度阈值 131

8.1.2 比值的应用 133

8.1.3 其他方法 134

8.1.4 结论 135

8.2 边缘检测 135

8.2.1 均值比 136

8.2.2 似然比 138

8.2.3 指数加权均值比 139

8.2.4 多维的情况 141

8.3 线检测 142

8.3.1 均值比 142

8.3.2 与理想结构的相关 143

8.4 线与边缘的关联 144

8.5 结论 146

第9章 雷达几何与地形几何 147

9.1 雷达图像的定位 147

9.1.1 轨道数据的精度 147

9.1.2 距离向定位 147

9.1.3 方位向定位 148

9.1.4 雷达成像的三维点定位 149

9.1.5 运动目标 150

9.2 几何修正 150

9.2.1 利用数字地面模型的几何校正 150

9.2.2 图像之间的配准 151

第10章 雷达立体测量 153

10.1 立体视觉原理：摄影测量 153

10.1.1 原理 153

10.1.2 立体视觉的方法 154

10.2 雷达立体测量的原理 154

10.2.1 侧视效应 155

10.2.2 几何重构 156

10.2.3 配准 158

10.2.4 雷达视觉的几何效应 160

10.2.5 阴影部分和未配准区域的填充 162

10.3 雷达立体测量的实例 162

10.4 结论 163

第11章 雷达斜坡测量 164

11.1 雷达斜坡测量方程 164

11.1.1 阴影成形 164

11.1.2 阴影成形和雷达 165

11.1.3 雷达斜坡测量方程 165

11.2 雷达斜坡测量方程的解 166

11.2.1 Wildey方法 166

11.2.2 Frankot-Chellappa方法 167

11.2.3 无先验信息的雷达斜坡测量方程的解 168

11.3 未知参数的确定 170

11.3.1 σ0的确定 170

11.3.2 后向散射分布的确定 170

11.4 几个实例 171

11.5 雷达极化测量 174

11.6 结论 175

第12章 雷达干涉测量 176

12.1 干涉测量的原理 176

12.1.1 相位和干涉 176

12.1.2 干涉测量产物的结构 177

12.1.3 干涉图携带的信息 178

12.2 干涉图的模型 178

12.2.1 干涉图的统计规律 178

12.2.2 经验相干度估计 179

12.3 数据的几何分析 180

12.4 干涉测量的实际应用 182

12.4.1 高程测量 182

12.4.2 地表运动测量：差分干涉测量 183

12.4.3 相干度的应用 184

12.5 干涉测量成像的局限 185

12.5.1 时变的影响 185

12.5.2 几何上的限制 185

12.5.3 大气传播的影响 187

12.5.4 信噪比的作用 189

第13章 相位展开 190

13.1 引言 190

13.1.1 校正相移 190

13.1.2 残留点的检测 191

13.2 InSAR（干涉SAR）数据的预处理 192

13.2.1 局部频率分析 193

13.2.2 干涉图的滤波 196

13.2.3 不可展开区域的检测 200

13.3 相位展开的方法 202

13.3.1 局部方法 202

13.3.2 最小二乘法 204

13.3.3 格林函数 207

13.3.4 结论 208

第14章 雷达海洋探测 209

14.1 雷达海洋探测引言 209

14.2 海洋表面的描述 211

14.2.1 海洋谱在不同尺度上的划分 211

14.2.2 海洋表面电磁波的反射 212

14.3 真实孔径雷达的海洋表面图像 212

14.3.1 倾斜调制 213

14.3.2 水动力调制 215

14.4 海洋表面的运动 217

14.5 海洋表面的SAR图像 217

14.5.1 SAR图像谱的准线性逼近 218

14.5.2 非线性模型 220

14.6 SAR成像机制的反演 222

14.6.1 SAR的谱反演 223

14.6.2 水下地形测量的反演 223

参考文献 225