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GF-3雙極化SAR遙感影像預處理【基礎版】

論文原文
2.3 資料預處理
本文對GF-3sar實驗資料進行了雙極化預處理。首先,採用IDL8.5對原始影像進行輻射定標和資料格式轉換;其次,利用PolSARpro5.0工具將極化散射矩陣S2格式的影像資料提取到極化協方差矩陣C2;最後,藉助ENVI5.3工具對極化協方差矩陣C2資料進行正射校正,並做9*9的均值濾波來抑制斑點噪聲,提高信噪比。
Data Preprocessing
Firstly, IDL is used to implement the radiometric calibration and data format conversion of the original images. Next, PolSARpro is used to extract the polarization scattering matrix (S2) of the image data, then transforming it on to the polarization covariance matrix (C2). Finally, ENVI is used to orthorectify the C2 data, and create 9×9 mean filtering to suppress speckle noise and thus improve the signal-to-noise ratio of the images.


GF-3 SAR資料預處理流程概括:從L0級RAW資料一步一步升級到L3級GTC資料

1、下載資料
下載到的資料是RAW資料(L0級),即SAR感測器接收到的原始訊號。
I:\GF3_preprocessing_workspace\FS2\GF3_KAS_FSII_020325_E119.3_N35.0_20200619_L1A_HHHV_L10004881669
2、預處理第一步-IDL8.5
(1)利用聚焦演算法對原始影像RAW資料進行成像處理,生成斜距單視複數影像SLC資料(L1級);
(2)由於多種誤差源的存在,SLC資料存在輻射誤差,為能精確反映地物回波特性,需要進行輻射定標處理,將輸入訊號轉化為雷達後向散射係數,對SLC資料進行輻射定標,生成L1級輻射定標產品;
(3)以上兩步由一個程式完成,輸出.bin檔案(複數型),極化散射矩陣S2資料(L1級輻射定標產品=帶輻射定標的SLC資料)。
(疑問:所以S2==後向散射係數影象嗎?)
I:\GF3_preprocessing_workspace\FS2\GF3_KAS_FSII_020325_E119.3_N35.0_20200619_L1A_HHHV_L10004881669\SLC
3、預處理第二步-PolSARpro5.0
將極化散射矩陣S2資料提取轉換為極化協方差矩陣C2資料(仍為L1級),輸出.bin檔案(浮點型)。此處其實也可以轉換為強度資料;此處其實也可以再進行多視處理。
[PS:強度特徵是SAR影像最主要的特徵之一,基於SAR強度影像可以提取地物資訊,因此需要將SAR複數影像資料轉換為SAR強度影像資料。
SLC資料為1視複數資料,為提高影象的視覺效果,同時提高對每個像元后向散射的估計精度,需要進行多視處理,即對目標的多個獨立樣本進行平均疊加。多視處理一方面使影像幾何特徵更接近地面實際情況,另一方面也在一定程度上降低了斑點噪聲,但在降低噪聲的同時降低了空間解析度。考慮到GF-3資料空間解析度原本就不高,本文不對其進行多視處理,實際上如果做,會影響之後的影象座標。]
I:\GF3_preprocessing_workspace\FS2\GF3_KAS_FSII_020325_E119.3_N35.0_20200619_L1A_HHHV_L10004881669\SLC\C2
4、預處理第三步-ENVI5.3
(1)對極化協方差矩陣C2資料做9*9的均值濾波來抑制斑點噪聲,提高信噪比;
[PS:由於SAR系統是相干系統,相干斑噪聲是SAR影像的固有現象。相干斑噪聲的存在嚴重影響了SAR影像的地物可解議性,因此需要進行斑點噪聲濾波處理。常用的SAR 濾波器通常指空間濾波器,主要有Lee濾波器、Frost 濾波器、Kuan濾波器以及Gamma MAP濾波器等。針對多時相資料,還可以採用多通道濾波器或多時相濾波器。]
(2)藉助原始高分三號自帶的控制點資料(.rpc)對C2資料進行幾何校正(輸出_geo.tif,浮點型),完成地理編碼,使其具有地理座標;
此時,L1級C2資料變為L2級地理編碼產品,即地理編碼橢球校正(GEC) 產品。
[PS:GEC將地球表面簡化為一個橢球面。]
(3)使用ENVI預設的全球DEM資料對L2級GEC資料進行正射校正(輸出_ort,浮點型),使其具有投影。
此時,L2級GEC資料變為L3級地理編碼產品,即地理編碼地形校正(GTC)產品。
[PS:GTC利用數字高程表面模型作為真實地球表面或利用控制點對定位模型進行引數優化。
幾何校正分為不同級別,正射校正可以說是幾何校正的最高級別。我們一般所說的幾何校正是消除因大氣傳輸、感測器本身、地球曲率等因素造成的幾何畸變,主要糾正或者賦予影像平面座標。正射校正除了進行常規的幾何校正的功能外,還要根據DEM來糾正影像因地形起伏而產生的畸變,會給影象加上高程資訊。流程順序應為:輻射定標——>大氣校正——>幾何校正——>正射校正]
I:\GF3_preprocessing_workspace\FS2\GF3_KAS_FSII_020325_E119.3_N35.0_20200619_L1A_HHHV_L10004881669\SLC\C2