GKPA-联合全局与关键区域的光学-SAR中分辨率遥感影像场景分类

遥感影像场景分类是自然灾害检测和城市功能规划等实际应用的基础,因此研究遥感影像场景分类具有重要意义。基于深度学习的方法由于其强大的特征提取能力已经成为遥感影像场景分类领域最常用的方法,此类方法强烈依赖数据集的质量。现阶段场景分类领域的数据集大多为高分辨率的光学影像,易于提取有效的语义特征。在面对中分辨率场景时,影像中细节信息更匮乏,有效特征不够显著,场景分类具有更大难度,相较于高分辨率场景分类精度不够理想。在此情况下,利用其他模态的数据如合成孔径雷达(SAR)提供互补特征可以有效改善场景分类精度。考虑到以上现状,本文构建光学-SAR遥感影像场景分类数据集(OS-RSISC),基于此数据集进一步提出了一个联合全局与关键区域的感知注意力双模态场景分类框架(GKPA-RSSC)。实验结果显示GKPA-RSSC相较于对比方法具有最高的分类精度,总体精度达81.97%。光学-SAR数据与单模态数据的对比试验结果突显双模态数据的优势,进而验证了本文提出的光学-SAR场景分类数据集的重要意义。

MPOLSAR-1.0:多维度SAR多波段全极化精细分类数据集

地物精细分类是合成孔径雷达(SAR)的主要应用方向之一。在多波段全极化SAR工作模式下,可充分获取目标不同波段信息和极化响应特征,有望提高目标分类精度。然而国内外现有的数据集仅有个别波段、少数地区、少量样本的低分辨率全极化分类数据。为推动多波段全极化SAR分类应用的发展,在高分航空观测系统应用校飞与验证项目支持下,利用多维度SAR在海南的校飞数据构建了一个样本量充分大、地物类别较为丰富、分类可靠性较高的多波段全极化精细分类数据集。该文概述了该数据集的构成,给出了发布数据(MPOLSAR-1.0)的信息描述方式、数据集制作流程和方法,并分别基于极化特征分类方法和经典机器学习分类方法给出了初步的分类实验结果,为该数据集的共享和应用提供支撑。

新体制SAR三维成像技术研究进展

常规SAR成像,平台沿直线飞行,形成直线型合成孔径,仅能获取2维图像,即3维空间中的观测场景在斜距-方位平面的2维投影,图像具有叠掩、透视缩短、阴影等畸变现象。SAR 3维成像突破了斜距-方位2维频率信息获取,能够获取第3维频率信息,实现3维分辨,可获得观测场景的散射中心在3维空间中的分布,从而解决叠掩问题,消除透视缩短、顶底倒置等几何形变现象,更直观地描述客观场景,已成为国际研究热点。该文介绍SAR 3维成像的概念和主要观测模式,分析该领域国内外研究现状和进展,重点阐述作者所在研究团队的SAR3维成像研究进展,最后对SAR 3维成像技术进行总结和展望。

珞珈二号01星高分辨率Ka频段SAR卫星遥感测绘关键技术及应用

介绍了珞珈二号01星研制过程中涉及的主要关键技术及卫星主要科技创新,强调Ka SAR卫星遥感领域系统性技术和工程应用经验的凝练和总结。珞珈二号01星是全球首颗高分辨率Ka SAR遥感测绘卫星,为星载SAR遥感测绘卫星频段选择和模式设计提供了技术方法和工程实践,推动了航天摄影测量领域的理论方法与关键技术创新,已在国家安全、应急管理与防灾减灾等领域发挥重要作用,社会经济效益显著。

一种针对SAR图像的舰船目标检测算法

由于环境复杂、舰船目标散焦和尺度的多样性,基于SAR图像的舰船目标检测仍然存在一些问题。提出了一种针对SAR图像的舰船目标检测算法。首先,基于可变形卷积构建舰船目标特征细化模块,提高对大长宽比姿态的舰船目标的特征提取能力;其次,在主干网络末尾引入了舰船空间金字塔聚合结构,增强对舰船目标的全局特征提取能力;最后,设计了尺度扩展特征金字塔网络,增强舰船浅层和深层特征信息的交互,提高对多尺度舰船目标的检测能力。实验结果表明,所提算法在HRSID数据集上的mAP达到了93.72%,F1分数达到了89.70%,优于所有比较算法,具有良好的检测效果。

SARS诊治新进展

520 0 2年 11月到 2 0 0 4年 5月间 ,中国大陆总共发生了三次 SARS事件。第一次事件期间爆发了 SARS大流行 ,但由于制定了严密的政策和管理措施 ,第二次、第三次 SARS事件并没有演化成疫情。对 SARS病毒基因组的研究发现 ORF8出现的基因缺失与疫情中晚期病毒毒性增加和传染强度改变有关 (The Chinese SARSMolecules Epidemiology Consortium:Science2 0 0 4 )。在一般情况下 ,SARS是通过近距离飞沫传染 ,而某些特殊条件下 ,可通过空气传染 ,香港陶大花园疫情为一例 (YuTSet al;NEJM2 0 0 4 )。一些食肉目猫科动物 ,尤其是果子狸 ,是 2 0 0 2、2 0 0 3年 SARS传播的重要传染源 (Guan Yet al:Science2 0 0 3)。这些可疑动物进入野味市场 ,成为 SARS的传播源头 ,对预防工作带来极大困难。 2 0 0 4年初 ,广东省政府和卫生厅采取了强有力的行动 ,清理野味市场 ,提出“四早”,防止出现 SARS人传人病例。这个决策卓有成效 ,防止了第二次 SARS疫情的爆发。有证据表明 ,说明 SARS患者“亚临床”感染不少见。针对 SARS病毒 N蛋白的抗原检测 ,可在发病 7天之内确诊 SARS。广州市的对照研究表明 ,重症 SARS患者或合并 ARDS者使用激素可减少病死率 ,缩短住院天数。目前正在进行全 SARS病毒灭活疫苗的临床试验 。

机载多维度SAR误差分析与成像自配准处理方法

随着机载SAR技术发展,在同一架飞机上可以同时安装多个波段的全极化SAR载荷,形成机载多维度SAR系统。中科院空天院牵头研制了一部机载多维度SAR系统,并采用统一的频率源作为基准,以保证不同波段SAR之间在时间、相位方面的一致性,开展了数据获取实验。本文分析了该机载多维度SAR在采样延迟、方位时间和运动补偿等方面的误差,并提出了一致性校正和成像处理的方法,实现了无需后续图像匹配的成像自配准。机载多维度SAR实验数据处理结果表明,多波段成像自配准精度达到1个像素以内,为后续多维度SAR数据联合分析提供了良好的基础。

轻小型星载SAR系统发展探讨

星载SAR系统应用领域不断扩展,应用需求也越来越多样化,研制满足特定应用需求的低成本轻小型SAR系统成为星载SAR系统发展热点。文中在介绍星载SAR发展现状和代表性轻小型SAR的基础上,针对轻小型SAR系统发展的几个方面进行探讨:均衡化设计发展策略、满足特定需求的低复杂度载荷、模块化快速响应系统以及星座和编队发展趋势、多体制并行技术路线等。结合典型轻小型SAR系统,在探讨发展的同时比较了不同体制轻小型SAR系统的技术途径、技术特点和应用方向。

SAR目标识别对抗攻击综述:从数字域迈向物理域

基于深度神经网络的合成孔径雷达(SAR)图像目标识别已成为SAR应用领域的研究热点和前沿方向。然而,有研究指出深度神经网络模型易受到对抗样本攻击。对抗样本定义为在数据集内故意引入微小扰动所产生的输入样本,这种扰动足以使模型高信度地产生错误判断。现有SAR对抗样本生成技术本质上仅作用于二维图像,即为数字域对抗样本。尽管近期有部分研究开始将SAR成像散射机理考虑用于对抗样本生成,但是仍然存在两个重要缺陷,一是仅在SAR图像上考虑成像散射机理,而没有将其置于SAR实际成像过程中进行考虑;二是在机制上无法实现三维物理域的攻击,即只实现了伪物理域对抗攻击。该文对SAR智能识别对抗攻击的技术现状和发展趋势进行了研究。首先,详细梳理了传统SAR图像对抗样本技术的发展脉络,并对各类技术的特点进行了对比分析,总结了现有技术存在的不足;其次,从SAR成像原理和实际过程出发,提出了物理域对抗攻击技术,通过调整目标物体的后向散射特性,或通过发射振幅和相位精细可调的干扰信号来实现对SAR智能识别算法对抗攻击的新思路,并展望了SAR对抗攻击在物理域下的具体实现方式;最后,进一步讨论了未来SAR智能对抗攻击技术的发展方向。

星载轻型平板SAR天线热控设计与验证

AS-01卫星搭载的平板SAR天线总的热耗密度可达720 W/m^(2),且天线工作期间,要求有源设备温度处于-20~50℃范围,全阵面温差不超过12℃。针对此要求提出一种以导热均温为主的轻量化热控方案:基于准被动热控设计的原则,选择吸收−发射比η=1.4的阵面热控涂层及多层隔热等措施实现所需目标温度范围;采用导热垫和相变热管双侧导热安装等方式强化天线整体均温导热;针对极端低温工况增加主动热控辅助设计。对SAR天线热控进行仿真分析和全尺寸的热平衡试验,地面验证了各项热控措施的有效性和正确性;最终的在轨飞行表明,天线在轨平均温度10℃左右,T/R模块全阵面温差不超过8.9℃,天线热控在轨工作稳定。

微波视觉三维SAR实验系统及其全极化数据处理方法

三维合成孔径雷达在测绘制图、防灾减灾等诸多领域有应用潜力,已经成为SAR的重要研究方向。为减少三维SAR的观测次数或天线阵元数量,推动三维SAR的应用和发展,中国科学院空天信息创新研究院牵头研制了微波视觉三维SAR实验系统,旨在为微波视觉SAR三维成像提供实验平台和数据。该文针对微波视觉三维SAR实验系统及其全极化数据处理方法进行介绍,涵盖了极化校正、极化相干增强、极化约束三维成像、三维融合可视化等全流程的关键步骤。基于发布的SAR微波视觉三维成像全极化数据集,给出了三维成像结果示例,验证了微波视觉三维SAR实验系统的全极化性能以及处理方法的有效性。该文发布的数据集将为SAR三维成像研究提供良好的数据条件。

星载视频SAR模式设计与数据处理

视频SAR可实现对重点区域持续观测并以视频方式呈现出来,其高帧率成像特性有利于对地面/海面机动目标的实时探测,视频SAR及其相关技术作为一种新颖的SAR观测模式成为近年的研究热点。从合成孔径原理出发,SAR载频越高,方位调频率绝对值越大,实现相同分辨率的合成孔径时间越短,越有利于视频的生成,因此通过合理的系统设计,Ka频段星载SAR具备视频工作的能力。然而星载SAR作用距离远,实现视频观测的几何模型、波位设计方案与机载SAR存在较大差异;此外,星载视频SAR幅宽较大,数据量和处理计算量需求巨大,如何快速实现数据处理是保证图像获取及后续应用时效性必须考虑的问题。本文基于珞珈二号(Luojia-2)SAR载荷和实测数据开展了相关研究,首先基于珞珈二号SAR卫星轨道以及平台能力设计了可实际应用的视频模式波位,其次基于时域成像算法提出了一种适合于星载视频SAR快速成像的流水线处理流程,最后基于珞珈二号实测数据完成了视频SAR成像处理。实测数据处理结果表明所提成像处理流程方法适合于星载视频SAR处理快速成像,可高效完成珞珈二号视频SAR实测数据处理。

高分辨率SAR遥感综合实验与应用示范年度报告

该报告介绍了2013年度该课题在机载极化干涉SAR系统构建、高分辨率SAR遥感综合实验、高分辨率SAR遥感应用示范软件开发等方面的研发进展。在机载极化干涉SAR系统构建方面,完成了X-波段干涉SAR传感器的研制,进行了SAR系统的实验室联调测试和机载校飞试验。先后在四川若尔盖实验区和大兴安岭根河实验区开展了高分辨率SAR遥感综合实验,共获取8 619.8km2,约28.5TB的机载X-波段双天线In SAR和P-波段极化SAR数据,完成了所获取SAR数据的预处理;获取了覆盖大兴安岭根河实验区的多时相Radarsat-2极化SAR和Landsat-8多光谱卫星遥感数据;组织来自项目8家课题承担/协作单位的50多人次,参加了遥感同步、准同步调查工作,获取了森林叶面积指数(LAI)、农田植被参数、土壤参数、气象参数以及土地覆盖类别等的地面实况数据。在高分辨率SAR软件开发方面,已初步完成地形测绘、土地利用分类、植被覆盖类型分类和森林植被垂直结构参数估测等软件模块原型的开发,正在按统一的语言和标准进行完善和集成,以尽快形成界面友好的高分辨率SAR应用示范软件,为2014年的应用示范工作开展提供软件支撑。

An approach to estimate tree height using PolInSAR data constructed by the Sentinel-1 dual-pol SAR data and RVoG model

We estimate tree heights using polarimetric interferometric synthetic aperture radar(PolInSAR)data constructed by the dual-polarization(dual-pol)SAR data and random volume over the ground(RVoG)model.Considering the Sentinel-1 SAR dual-pol(SVV,vertically transmitted and vertically received and SVH,vertically transmitted and horizontally received)configuration,one notes that S_(HH),the horizontally transmitted and horizontally received scattering element,is unavailable.The S_(HH)data were constructed using the SVH data,and polarimetric SAR(PolSAR)data were obtained.The proposed approach was first verified in simulation with satisfactory results.It was next applied to construct PolInSAR data by a pair of dual-pol Sentinel-1A data at Duke Forest,North Carolina,USA.According to local observations and forest descriptions,the range of estimated tree heights was overall reasonable.Comparing the heights with the ICESat-2 tree heights at 23 sampling locations,relative errors of 5 points were within±30%.Errors of 8 points ranged from 30%to 40%,but errors of the remaining 10 points were>40%.The results should be encouraged as error reduction is possible.For instance,the construction of PolSAR data should not be limited to using SVH,and a combination of SVH and SVV should be explored.Also,an ensemble of tree heights derived from multiple PolInSAR data can be considered since tree heights do not vary much with time frame in months or one season.

极化干涉SAR的研究现状与启示

阐述极化与干涉结合的基本考虑,介绍极化干涉SAR相干最优和相干目标分解的基本思想,总结分析极化干涉SAR技术、典型星载极化SAR系统研制和极化干涉SAR应用的研究现状,以得到开展极化干涉SAR技术研究的启示。

SARMV3D-1.0:SAR微波视觉三维成像数据集

三维成像是合成孔径雷达技术发展的前沿趋势之一,目前的SAR三维成像体制主要包括层析和阵列干涉,但面临数据采集周期长或系统过于复杂的问题,为此该文提出了SAR微波视觉三维成像的新技术思路,即充分挖掘利用SAR微波散射机制和图像视觉语义中蕴含的三维线索,并将其与SAR成像模型有效结合,以显著降低SAR三维成像的系统复杂度,实现高效能、低成本的SAR三维成像。为推动SAR微波视觉三维成像理论技术的发展,在国家自然科学基金重大项目支持下,拟构建一个比较完整的SAR微波视觉三维成像数据集。该文概述了该数据集的构成和构建规划,并给出了第一批发布数据(SARMV3D-1.0)的组成和信息描述方式、数据集制作的方法,为该数据集的共享和应用提供支撑。

用于GEM-TPC探测器读出芯片的10 bit20 MSPS SAR ADC设计

随着大面积气体电子倍增器——时间投影室探测器的不断发展,其对读出电子学的密度和集成度要求越来越高。基于180 nm的CMOS工艺设计完成了一款10 bit、20 MSPS的逐次逼近寄存器型模数转换器原型芯片。利用该芯片结合模拟前端模块和数字信号处理器,可实现全数字化的前端读出专用集成电路用于GEM-TPC的读出。该ADC主要由DAC模块、动态比较器模块、异步时钟生成模块和SAR逻辑模块构成。仿真结果表明,输入信号频率为1.836 MHz时,ENOB为8.61 bit,内核功耗约为3.3 mW/Ch。

中轨SAR舰船动目标特性分析与定位技术

针对中轨合成孔径雷达(SAR)单通道模式下舰船动目标成像特性进行了分析。相比于低轨SAR,中轨SAR系统脉冲重复频率较低,舰船动目标成像极易发生模糊,且模糊像相距较远。在动目标定位处理中,为了获取动目标信号的完整方位包络以实现定位参数的准确估计,需要直接截取包含全部模糊像的切片图像,这会增加方位处理数据量,对于实时处理是一个巨大的挑战。因此,文中基于检测后的单模糊目标切片图像,提出了一种处理方法来完成动目标的精确定位。仿真实验表明,所提出的处理方法能够有效减少处理数据量,实现动目标的精确定位。

微波视觉与SAR图像智能解译

高分辨率雷达成像技术和人工智能、大数据技术的快速发展,有力促进了雷达图像智能解译技术的进步。由于雷达传感器本身的特殊性和电磁散射成像物理的复杂性,雷达图像的解译缺乏光学图像的直观性,准确迅速识别分类的需求对雷达图像解译提出了迫切的挑战。在借鉴人脑光视觉感知机理和计算机视觉图像处理相关技术基础上,进一步融合电磁散射物理规律及其雷达成像机理,我们提出发展微波域雷达图像解译的“微波视觉”的新交叉领域研究。该文介绍微波视觉的概念与内涵,提出微波视觉认知模型,阐述其基础理论问题与技术路线,最后介绍了作者团队在相关问题上的初步研究进展。

基于改进SBR的舰船SAR成像快速仿真计算方法

针对SAR(Synthetic Aperture Radar)舰船成像仿真应用中电磁散射特性计算效率低下的问题,在现有SBR(Shooting and Bouncing Rays)算法的基础上,本文提出两方面改进.一是基于叶节点空间邻域编码搜索的射线管相交面元检测算法,通过只追踪射线管中心射线并搜索叶节点空间周围潜在相交面元,在有效提升相交检测速度的同时避免遗漏相交面元;二是射线管三角剖分快速分裂算法,将射线管和相交面元投影至射线管虚拟孔径面,利用Delaunay三角剖分算法自适应地将射线管快速分裂成连续的子射线管.对典型舰船目标进行RCS(Radar Cross Section)计算及SAR成像仿真实验,结果表明,在保证计算精度的前提下,本文方法计算效率比Kd树(K-dimension tree)加速SBR方法提升14倍以上,比经典自适应射线管分裂SBR方法提升3倍以上,计算效率显著提高.