شبیه سازی و تحلیل اثر زاویه فرود و شکل اهداف در تصاویر SAR

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری رشته برق - مخابرات، دانشگاه صنعتی مالک اشتر

2 استادیار، دانشگاه صنعتی مالک اشتر

3 دانشیار مجتمع دانشگاهی برق و الکترونیک دانشگاه صنعتی مالک اشتر

4 استاد دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه شیراز

چکیده

عوامل تأثیرگذار در تصاویر SAR را میتوان به پنج دسته کلی رادار، سکوی حامل رادار، کانال، ناحیه تصویربرداری و بخش پردازشِ دادههای خام تقسیم نمود. در هر کدام از این عوامل، پارامترهای متنوع فیزیکی، ساختاری، سخت افزاری و نرم افزاری تأثیرگذار بوده، به گونهای که میتوان نقش هر کدام را در تصویر تشکیل شده نهایی مشاهده کرد. مدلسازی، تحلیل و در مجموع شناخت اثر هر کدام از این پارامترها، درک بهتری از نحوه عملکرد سامانههای تصویربرداری SARایجاد میکندوازاینمنظر،نه تنها گام مهمی در جهت طراحی و ساخت این نوع سامانهها خواهد بود، بلکه امکان تفسیر و تحلیل این نوع تصاویر را نیز فراهم میآورد. برای این منظور در مقاله حاضر اثر زاویه فرود و شکل اهداف که جزءِپارامترهای رادار و ناحیه تصویربرداریمیباشند، در تصاویرSARشبیهسازی میگردد. اشکال به کار گرفته شده در این شبیهسازی استوانه، مخروط و مکعب هستند که در دنیای واقعی بیانگر ساختمانها، سولهها، تنههای درخت و ... میباشند، لذا از فراوانی زیادی در تصاویر SAR برخوردارند. همچنینبرایجامعتر بودن نتایج، زوایای فرود مختلف 40،30 ،45، 50 و 60 درجه برای شبیهسازی انتخاب شدهاند. با این شبیهسازی و تحلیل نتایج حاصل از آن، الگوی رفتاری اشکال هندسی فوق در زوایای فرود مختلف از منظر سامانههای تصویربرداری SAR استخراج میشودوبدین ترتیب گام مهمی در جهت شناسایی و تشخیص اشکال مختلف که یکی از موضوعات بسیار مهم در تفسیر تصاویرSAR محسوب میگردد برداشته خواهد شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Simulation and analysis of the effect of incident angle and shape of targets in SAR images

نویسندگان [English]

  • Mojtaba Behzad Fallahpour 1
  • Hamid Dehghani 2
  • Ali Jabbar Rashidi 3
  • Abbas Sheikhi 4
1 Ph.D student of telecommunication engineering, Malek-e Ashtar University of Technology
2 Assistant Professor, Malek- e Ashtar University of Technology
3 Associate professor, department of electrical and electronic engineering, Malek e Ashtar University of Technology
4 Professor, department of Electronic and Computer Enginnering , University of Shiraz
چکیده [English]

Abstract
Effective factors in SAR images can be divided into five general categories of radar, radar-carrying platform, channel, imaging domain and raw data processing section. In each of these factors, various physical, structural, hardware and software parameters are influential, in such a way that one can see the role of each of them in the final formed image.
Modeling, Analyzing and, in general, knowing the effect of each of these parameters, will provide a better understanding of how SAR imaging systems operate, and from this point of view, it will not only be an important step in designing and manufacturing these types of systems, but also it will provide the possibility of interpreting and analyzing these types of images. For this purpose, in the present paper, the effect of the angle of incidence and the shape of the targets which are parts of the radar and the imaging domain parameters, are simulated in SAR images. The shapes used in this simulation are cylinders, cones and cubes, which represent buildings, silos, tree trunks, etc., in the real world, so they are very abundant in SAR images. Also, for more comprehensive results, different angles of incidence of 30, 40, 45, 50 and 60 degrees have been selected for simulation. With this simulation and analysis of the results, the behavioral pattern of the above geometric shapes is extracted at different angles of incidence from the perspective of SAR imaging systems. Thus, an important step in identifying and recognizing various shapes, which is one of the most important issues in the interpretation of SAR images will be taken.

کلیدواژه‌ها [English]

  • SAR
  • Remote Sensing
  • Signal space
  • Image space
  • pattern
1. Andrew. J. K, John. W. F, Alan. S. W., Detection and Analysis of Anisotropic Scattering in SAR Data,Multidimensional Systems and Signal Processing, Kluwer Academic Publishers, 49- 82, 2003.

2. Banda. F, Ferro-Famil. L, Tebaldini. S, Polarimetric time-frequency analysis of vessels in Spotlight SAR images, IEEE InternationalSymposium of Geoscience and Remote Sensing (IGARSS), 2014.

3. Carrara. W. G, Goodman. R. S, Majewski R. M, Spotlight Synthetic Aperture Radar Signal Processing Algorithms, ArtechHouse , Boston, 1995.

4. Cumming. I. G and Wong. F.H, Digital Processing of Synthetic Aperture Radar Data,  edition, Artech House, London, 2006.

5. Gabler. B, Horn. R, Jäger. M, Reigber. A, Accurate Antenna Characterization for Wideband Synthetic Aperture Radar Processing, IEEE, IeeGermany, 2014.

6. Jakowatz. C. V, Whal. D. E, Eichel. P. H, Ghiglia. D. C, Thompson. P. A, Spotlight-Mode Synthetic Aperture Radar a signal Processing Approach,  Kluwer Academic Publishers, 1996.

7. Li. J. W, Li. Z. F, Hou. Y. L , Bao. Z, Efficient method for spaceborne synthetic aperture radar (SAR) geolocation and application to geometrical SAR image registration, IET Journals & Magazines, pp.67 -74, 2015.

8. Lopez. J. P. A, Assessment and modeling of angular backscattering variation in ALOS Scan SAR image over tropical forest areas, Master of Science, Geo-information Science and Earth Observation, February, 2008.

9. Luo. X, Deng. Y, Wang. R. W. Xu, Luo. Y, and Guo. L, Full-Aperture SAR Data Focusing in the Spaceborne Squinted Sliding-Spotlight Mode, IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters, Vol. 11, No. 10, pg. 1692-1696 October 2014.

10. Massonnet. D, Souyris. J.C, Imaging with Synthetic Aperture Radar, edition, EPFL Press, Swiss, 2008.

Melvin. W. L, Scheer. J. A, Principles of Modern Radar, SciTech, 2013.

11. Richards. J. A, Remote Sensing with Imaging Radar, edition, Springer, New York, 2009.

12.  Shan. X. J, Yin. J. Y, Yu. D. L, Li. C. F, Zhao. J.J, Zhang. G.F, Analysis of artificial corner reflector's radar cross section: a physical optics perspective, Springer Journal, pp. 2755-2765, 2013.

13. Yang. L. C, Chang, J. Y, SAR Echo-wave Signal Simulation System Based on MATLAB, in IEEE conference, 2012.

14. Zhao. B, Qi. X, Song. H, Wang. R, Zhang. Z, Jiang. H, A New Approach for Spotlight Geosynchronous SAR Data Focusing , in IEEE conference, pp. 899-902, 2013.