什么是光学图像什么是SAR图像它们的区别是什么成像机制有什么差异在图像分割上有什么不同

1、是什么:

光学图像是采用光学摄影系统获取的以感光胶片为介质的图像，通常指可见光和部分红外波段传感器获取的影像数据。

SAR图像由SAR（合成孔径雷达）系统产生，这是一种主动式的对地观测系统，可安装在飞机、卫星、宇宙飞船等飞行平台上，全天时、全天候对地实施观测、并具有一定的地表穿透能力。

2、区别（信息，分辨率，成像机制）:

包含信息方面：光学图像通常会包含多个波段的灰度信息，以便于识别目标和分类提取。而SAR图像则只记录了一个波段的回波信息，以二进制复数形式记录下来；但基于每个像素的复数数据可变换提取相应的振幅和相位信息。

分辨率方面：SAR影像分辨率相对较低、信噪比较低，所以SAR影像中所包含的振幅信息远达不到同光学影像的成像水平；但其特有的相位信息是其他传感器所无法获取的，基于相位的干涉建模也是SAR的主要应用方向。

成像机制差别：光学影像通常采用中心投影面域成像或推帚式扫描获取数据；而SAR处于信号处理的需要（合成孔径过程，这里就不展开讨论了）不能采用垂直向下的照射方式而只能通过测视主动成像方式发射和接受面域雷达波，并通过信号处理（聚焦、压缩、滤波等）手段后期合成对应于地面目标的复数像元。

3、在图像分割上的不同：

单一SAR影像的相位信息基本没有统计特征，只有振幅信息可用于目标识别和分类等应用。振幅信息深受噪声的影响，加之SAR影像特有的几何畸变（叠掩、透视收缩、多路径虚假目标等）特征。光学图像在信息量和统计上更易进行图像分割。

扩展资料：

SAR技术：

合成孔径雷达，是利用合成孔径原理，实现高分辨的微波成像，具备全天时、全天候、高分辨、大幅宽等多种特点，最初主要是机载、星载平台，随着技术的发展，出现了d载、地基SAR、无人机SAR、临近空间平台SAR、手持式设备等多种形式平台搭载的合成孔径雷达，广泛用于军事、民用领域。

合成孔径雷达依次发送电磁波，雷达天线收集，数字化，存储反射回波，供以后处理。随着发送和接收发生在不同的时间，它们映射到不同的位置。接收信号的良好有序的组合构建了比物理天线长度长得多的虚拟光圈。这就是为什么它被称为“合成孔径”，赋予它作为成像雷达的属性。

参考资料：百度百科-光学图像，百度百科-SAR

姓名：邢航；学号：22021110042；学院：电子工程学院

        合成孔径雷达(SAR)是一种全天候、全天时、具备高分辨率的成像设备，被广泛应用于对敌侦察，为战场决策提供及时可靠的情报支持。如何压制和扰乱SAR设备的成像侦察，实现对高价值目标和要地的有效防护，已成为当前电子对抗领域的研究热难点之一。该文探讨了SAR干扰的技术进展和发展趋势，首先详细梳理了SAR干扰技术的发展脉络，然后结合仿真实验对比分析了典型SAR干扰样式的优缺点，最后总结了现有SAR干扰技术存在的不足，并指出其未来发展趋势，可为专家学者提供一定的参考。

        合成孔径雷达；电子对抗；干扰样式；发展历程；未来趋势

        什么是SAR干扰技术？

        合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)是一种先进的微波成像设备，能获得类似光学照片的目标图像，具备全天时、全天候、处理增益高、反干扰能力强等众多优点，是战略情报侦察和战场侦察的重要手段。在爆发的科索沃战争、阿富汗战争、伊拉克战争和利比亚战争等高技术局部战争中SAR发挥了显著作用，已日益成为信息战场中获取对方重要情报的关键节点。随着SAR成像技术的快速发展，其军事应用呈现出“侦察打击一体化”、“动静目标兼顾化”、“平时战时结合化”等新特点、新趋势，不仅具有对地面静止目标的高分辨成像侦察能力，而且具备对地面运动目标的指示能力，如图1和图2所示，以及实现目标干涉三维成像的能力。

        目前，世界各军事强国均大力发展以SAR为关键传感器的情报侦察、火力引导和“察打一体”系统，其中已发展的代表性情报侦察系统包括美国“长曲棍球”SAR成像卫星、“全球鹰”无人侦察机、日本PALSAR成像卫星和德国TerraSAR成像卫星等，有代表性的“察打一体”系统包括美国的F-16, F-22, F-35战斗机，“捕食者”系列无人机，印度的光辉战斗机等。这些系统大都具备多普勒波束锐化(Doppler Beam Sharpening, DBS)、条带SAR、聚束SAR和地面动目标指示(Ground MovingTarget Indication, GMTI)成像能力。不同成像模式服务于不同作战需求，DBS和条带SAR模式成像分辨率较低，一般用于大范围目标搜索；聚束SAR成像分辨率高，主要用于小范围感兴趣目标区域详查；而GMTI模式则用于捕获成像区域内运动目标。这些系统不仅能够全天时、全天候进行区域侦察，使得对方武器装备的部署、机动、日常训练面临极大的暴露风险，而且有人/无人机载“察打一体”系统还具备在复杂地形和恶劣气象条件下对战场地面目标实施快速、精确打击的能力，使得高价值目标战时面临着严重的生存威胁。因此，SAR干扰技术的研究一直备受世界军事强国的大力支持和长期投入，相关科研机构与院校也不断研发出新的SAR干扰技术和系统，以适应未来战争的需求。本文主要总结梳理了国内外相关研究机构和院校在SAR干扰技术领域的研究进展。

        为抢夺信息“高地”，世界各国不断研发出新的电子干扰技术和系统。然而，一旦某种干扰技术被公开或被使用，在以后的作战中可能不再奏效或难以达到理想效果，故公开发表的文献资料较为有限。尽管如此，强烈的军事需求始终推动着国内外众多科研单位与院所对SAR干扰的理论和技术进行着发展与完善。其中，代表性的国外研究机构有美国海军研究生院、英国国防部海军研究所、挪威国防研究院、伊斯坦布尔科技大学以及埃及军事工程学院等；而国内在该领域的研究比较活跃，较为突出的单位主要有中国电子科技集团、航天科工集团、国防科技大学、火箭军工程大学(原第二炮兵工程大学)、航天工程大学(原中国人民解放军装备学院)、西安电子科技大学、原中国科学院电子学研究所、电子科技大学等。纵观SAR干扰技术的发展历程，至今可将其大致划分为如下3个阶段。

        20世纪末的后10年拉开了SAR干扰技术的序幕，重点以星载SAR作为攻击对象，以噪声干扰作为研究重点。从公开文献来看，美国学者Goj于1989年在《Synthetic Aperture Radar and Electronic Warfare》一书中首次提到了对SAR的噪声干扰技术，分析了特定空间位置处干扰机的干扰性能，定义了等功率密度线的概念。1990年，英国学者Condley根据干扰机接收灵敏度和发射功率等参数，对噪声干扰的可行性等几个关键系统问题作了理论分析，并给出了对SAR的干扰效果仿真。1995年，西安电子科技大学的梁百川等人分析了对SAR实施阻塞式干扰、瞄准式干扰和随机脉冲干扰的可能性。1997年，英国Dumper等人给出了SAR干扰方程，阐述了平均发射功率、干扰机有效辐射功率、成像几何场景以及雷达系统参数等对干扰效果的影响。同年，中国电子科技集团第29研究所采用等功率密度线，讨论了噪声干扰有效辐射功率和SAR成像区域的关系，并研制出了某型大功率噪声压制干扰机。

        第2阶段是2000—2010年，该阶段的干扰对象仍以星载SAR为主，同时兼顾了机载SAR成像系统，工作模式为常规条带模式，以欺骗或灵巧压制干扰作为研究重点，涌现出了大量的新型干扰样式，极大丰富了SAR干扰的理论方法，提升了干扰效能。2000年，美国海军研究院提出了由数字射频存储器、数字延迟线、幅度和频率调制器等辅助电路组成的数字图像合成(Digital Image Synthesizer, DIS)干扰技术：根据设定的虚假目标参数，对截获信号调制相应相位和幅度，形成欺骗信号，继而在图像中产生舰船等虚假目标。可以说，DIS干扰技术的提出为后来深入研究SAR欺骗干扰具有很好启发和借鉴作用。2002年，原中国科学院电子学研究所的胡东辉等人提出了散射波干扰的概念，阐述了其干扰机理，为SAR干扰技术研究提供了新思路。2003年，南京电子技术研究所的王盛利等人根据SAR目标回波模型，提出了基于卷积调制的欺骗干扰原理，并给出了其频域实现的方法，后来的欺骗干扰都不同程度地借鉴了其思想。2005年，电子科技大学的李江源等人提出了类杂波干扰样式，指出其能从时域和频域对回波作多维有效覆盖。2006年，国防科技大学的李伟等人提出了基于卷积调制的欺骗式动目标干扰方法，但文中缺乏在GMTI处理下的干扰效果验证。国防科技大学的黄洪旭等人根据线性调频(Linear Frequency Modulation, LFM)信号的时频耦合特性，提出了3种移频调制干扰样式，实现了对SAR的点、线、面的干扰效果。针对欺骗干扰计算量大的问题，2006年电子科技大学的甘荣兵等人将线性累加转换为矩阵乘积，提高了运算效率。同年，张锡祥院士推导出了常规脉冲雷达干扰与SAR干扰的统一干扰方程。2009年，国防科技大学的吴晓芳等人把间歇采样转发干扰技术应用到SAR干扰上，成功产生了距离向等间距假目标串。同年，吴晓芳还在分析了固定移频干扰、随机移频干扰和步进移频干扰等多种移频干扰样式的基础上，归纳总结出了分段移频调制干扰的统一形式。国防科技大学电子对抗学院(原电子工程学院)的沈爱国等人研究了随机脉冲串卷积和相同噪声样本卷积的SAR干扰效果。2010年，国防科技大学的吴晓芳等人利用SAR回波的方位向时频耦合特性，提出了多普勒调制干扰。此外，吴晓芳等人进一步将间歇性采样技术拓展到了慢时间上，产生了方位向等间距假目标串。同年，军械工程学院的Lv和航天工程大学的Ye等人则提出了在慢时间上采用随机噪声样本卷积的SAR干扰方法，产生了距离向范围可控的压制条带。

        第3阶段是2010年至今，各类新体制SAR系统的不断涌现使其性能得到了很大提升，并由此针对不同的干扰样式发展出了相应的抗干扰技术，具备了特定的反干扰能力。与之相呼应，为有效对抗各类新体制SAR，相关科研单位和院所在上一阶段的研究基础上投入了大量精力，研究出了相应的干扰样式和方法。

        (1) 在常规SAR干扰方面，随着SAR系统分辨率和信息处理能力的不断提升，原来单一、简单的干扰样式易被辨识和滤除，因此此时的SAR干扰研究重点是如何对基本干扰样式进行优化组合和对SAR的场景欺骗。电子科技大学的王文钦等人将频控阵技术应用于干扰机设计，并验证了该体制下的微动干扰和散射波干扰效果。国防科技大学的陈思伟等人、国防科技大学电子对抗学院的房明星等人、西安电子科技大学的董春曦等人、航天工程大学的贾鑫等人、火箭军工程大学的朱守保等人则基于间歇采样干扰、余弦调相干扰、散射波干扰以及移频调制干扰等提出了多种复合干扰方法，有效地弥补了单一干扰样式的缺陷，达到了更优的干扰效果。在场景欺骗干扰方面，主要工作则放在了降低算法计算量，提高干扰实时性和虚假目标逼真度上。国防科技大学的林晓烘等人以分辨率为代价提出了基于逆RD欺骗算法；国防科技大学的刘永才等人以满足雷达斜视角为目的提出了基于逆W-K的欺骗算法和频域三阶段欺骗算法，并兼顾了假目标的聚焦性；西安电子科技大学的孙光才和赵博等人通过拆分干扰机频域响应，将实时累加转化为了线下模板预生成和对截获信号的实时卷积。西安电子科技大学的畅鑫、上海交通大学的Sun等人以及航天工程大学的Yang则将欺骗模板分割为多个小场景模板，对其作并行时延和移频调制处理。此外，国防科技大学的刘庆富还提出了时频交叉乘积的欺骗算法，通过对截获信号作时域乘积调制，直接避免了对干扰机频域响应的计算。在提高欺骗的真实性上，西安电子科技大学的周峰等人采用多接收机协同定位，直接获取斜距差，避免了泰勒展开造成的误差积累。上海交通大学的Sun等人采用计算机软件模拟不同场景的目标散射特性，提高了虚假目标和场景的适应性；电子科技大学的马德娇等人通过消除真实目标的阴影特征，使场景中的真假目标无法辨识。电子科技大学的赵明明通过提取模板库的目标特征，改变了场景中真实目标的SAR图像形状和散射特性。此外，航天工程大学的卢庆林等人和西安电子科技大学的等人[55]还提出了采用生成对抗网络产生高逼真虚假模板的方法。

        (2) 在波形捷变SAR干扰方面，波形捷变使干扰信号与SAR回波间不再相干而达到了抑制干扰的目的。鉴于此，国防科技大学的杨伟宏等人充分利用了间歇采样技术能实现对当前脉冲内截获信号的同时转发，将其分别与快/慢时间调制、散射波干扰以及运动干扰机相复合，为有效对抗波形捷变SAR提供了一种全新的途径。此后，国防科技大学的张静克等人在研究了欠采样对调频斜率极性捷变SAR干扰效果的基础上，将其与散射波干扰相复合。国防科技大学的刘立新等人则将时频交叉乘积与间歇采样相结合，实现了尺寸和形状均可灵活控制的分布式虚假目标欺骗。

        (3) 在多通道SAR-GMTI干扰方面，GMTI处理不仅可以实现对干扰信号的部分对消，还能破坏虚假目标的重定位效果，降低干扰效能。鉴于此，国防科技大学的吴晓芳等人将运动目标成像特性用于干扰，提出了高逼真匀(加)速运动调制和微动调制干扰技术，实现了对多通道SAR-GMTI的高效动目标欺骗干扰。国防科技大学的张静克等人分析了单干扰机的动目标欺骗效果，指出GMTI处理会对假目标的速度估计和重定位发生偏差。针对该问题，上海交通大学的Sun等人采用双干扰机协同调幅的方法，控制了虚假目标相位，以抵消单干扰机产生的附加相位，使其重定位于预定位置。鉴于噪声干扰的GMTI输出受正弦调制影响，西安电子科技大学的畅鑫等人通过设置干扰机的方位向间距实现了对GMTI输出的全平面压制。同样，为达到更理想和丰富的干扰效果，国防科技大学电子对抗学院的毕大平等人、国防科技大学的刘业民、航天工程大学的降佳伟等人将匀(加)速运动调制和微动调制与移频调制、间歇性采样、卷积调制以及散射波干扰等相组合，提出了多种SAR-GMTI复合干扰方法。

        (4) 在InSAR干扰方面，由于该体制具备了对目标和场景的高程反演能力，因此可鉴别只具备二维干扰效果的干扰样式。鉴于此，国防科技大学的张静克等人分析了微动干扰对InSAR的干扰效果，表明其能够在InSAR图像中形成沿方位向分布的形似“连续的栅栏”或“离散的栅栏”的多假目标。国防科技大学的刘庆富则在研究了单天线干扰存在“斜坡”效应的基础上，提出了基于双天线幅相控制的干扰方法，提高了干扰所形成的虚假地形的逼真度。西安电子科技大学的黄龙等人通过协同调制双(多)干扰机产生的虚假目标时延和补偿相位，实现了二维图像和数字高程欺骗。北京航空航天大学的Wu等人则提出了通过双干扰机协同布站和调制附加相位的方法，实现虚假目标高度欺骗。而在对抗双通道干扰对消技术方面，北京科技大学的唐波推导了干扰机运动与双通道对消时图像恶化程度之间的关系。在此基础上，西安电子科技大学的黄龙等人采用分布式多天线分时发射模拟旋转干扰机和双干扰机同时工作的方法，破坏了雷达对干扰相位差的估计，达到了对抗干扰对消的目的。国防科技大学电子对抗学院的张云鹏等人采用慢时间域间歇性采样和余弦调相的方法来扰乱成像雷达对消后的真实场景。

李永祯, 黄大通, 邢世其, 等 合成孔径雷达干扰技术研究综述[J] 雷达学报, 2020, 9(5): 753–764 doi: 1012000/JR20087

LiDAR其实是激光测距，是通过对从空中或空间飞行器上发射的激光角度和探测到的激光距离来解算激光点的地面坐标的方法，LiDAR是点测量。LiDAR是直接测量。

SAR是合成孔径雷达，是用小孔径天线通过运动和数学计算而达到大孔径雷达的测量效果的技术。sar是需要通过对多个位置的雷达信号的联合数值计算来获得结果的，sar是间接测量。

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，简称SAR)是五十年代发展起来的一种新型雷达体制，它利用合成孔径原理，突破了实孔径天线对分辨率的限制，并结合脉冲压缩技术，可以对远距离目标进行距离向和方位向两维高分辨成像。SAR能全天候、全天时地提供高分辨率的雷达图像。SAR成像已经广泛应用于军事及国民经济的许多领域。

从国家测绘局获悉，我国科研人员历时3年研发的“机载多波段多极化干涉合成孔径雷达测图系统”通过专家验收。这套测图系统突破了多项核心技术，使我国复杂地形区域测图将不再受雨雪云雾，山峦沟壑等恶劣的天气和地理条件制约，成功实现全天时、全天候从万米高空获取高分辨率测绘数据，快速成图，及时动态监测地理国情。

试飞院“奖状”Ⅱ7025号飞机装备了中国首个自主研发的具有世界先进水平的测图系统

中国测绘科学研究院院长张继贤介绍，这个机载SAR测图系统是目前唯一可以在测绘困难地区实现全天时、全天候快速成图的遥感手段，具有传统光学遥感技术不可比拟的独特优势。世界各国都力争通过这项技术抢占测绘科技制高点。

我国幅员辽阔，大面积多云雾地区难于获取光学影像。近年来，国家西部测图工程、第二次全国土地调查等工程的实施，加剧了对机载SAR测图系统的迫切应用需求。此外在灾情监测评估方面，急需利用机载SAR测图系统的机动灵活、高分辨率、高精度等优势，提高国家灾害应急能力。然而受发达国家技术壁垒的影响，长期以来我国无法引进先进的机载SAR测图系统与技术。

据介绍，由中国测绘科学研究院牵头研制成功的机载SAR测图系统，研发了具有自主知识产权的机载SAR数据获取集成系统，开发了工作站、地面数据处理系统，编制了系列技术规定，为国家培养了一支专业技术队伍，显著提升了我国SAR遥感数据获取与处理能力。

据悉，该系统已成功应用于我国西部测图工程横断山脉区域约11万平方千米、陕西渭南地区1200平方千米的SAR影像数据获取和1∶1万、1∶5万比例尺产品测制。

专家指出，该系统可广泛用于地形测绘、应急响应、资源调查监测、重大工程建设监测和国防安全等领域，提升我国对地观测技术水平，具有广阔的应用前景。

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