估计运动目标的速度

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估计运动目标的速度

在本快速指南中，您将：

• 了解估计运动目标速度所需满足的条件。
• 使用 SAR 速度估计 工具来确定海上移动船只的速度。

示例数据

本快速指南中的练习使用一张 Sentinel-1 功率图像进行演示。

[SAREssentials_VelocityEstimation.zip

8.6 MB

下载Arrow down with horizontal line beneath it](assets/SAREssentials_VelocityEstimation.zip)

• 文件名: Sentinel1_Skagen_pwr。同时包含一个 ENVI 头文件 (.hdr) 和一个 ENVI SARscape 元数据文件 (.sml)。
• 获取日期: 2019年7月16日
• 处理说明: 这是从 Sentinel-1 干涉宽幅（IW）单视复型（SLC）数据集衍生出的空间子集、多视处理的功率图像。我们使用 SAR Essentials 中的 基础数据处理 工具创建了此功率图像。
• 来源: 欧盟，哥白尼哨兵一号（Sentinel-1）影像。源 ID 为 S1A_IW_SLC__1SDV_20190716T053200_20190716T053227_028138_032D98_EDA1.SAFE。

背景知识

要理解速度估计的工作原理，您应该了解一些基本原理。朝距离向移动的物体通常会在图像中相对于其真实位置发生偏移。距离向 垂直于卫星的飞行轨迹，飞行轨迹也称为 方位向。

例如，请看下面彩色子孔径图像中移动的火车。我们知道它在运动是因为其彩虹般的颜色。（更多信息请参见 SAR Essentials: 检测运动目标 快速指南。）铁轨显示为暗红色线条。当火车沿着与卫星方位向相同的方向行驶时，白色条纹接近火车在轨道上的真实位置。然而，当火车偏离并更多地转向距离向行驶时，图像显示火车与轨道之间存在很大的偏移。

您可以利用这种位置偏移来估计火车的速度。因此，速度估计需要满足以下条件：

• 物体必须具有显著的 距离向分量，这意味着它正在沿距离向（垂直于卫星飞行轨迹）移动，并且存在明显的位置偏移。
• 图像中应包含能指示物体真实位置的视觉线索。这可能包括移动车辆的道路、火车的铁轨或船只留下的尾流。

如果您尝试估计一个沿方位向（平行于卫星飞行轨迹）移动的物体的速度，您将收到一条错误消息，表明其速度无法确定。

让我们看一个使用海上移动船只的示例。

运行 SAR 速度估计工具

1 启动 ENVI。
2 在 工具箱 中，进入 SAR Essentials 文件夹并展开 Moving Target 文件夹。
3 双击 SAR Velocity Estimation。SAR Velocity Estimation Tool 对话框出现。

4 点击 SAR Velocity Estimation Tool 菜单栏中的 Open 菜单选项，然后选择 Open Image。SAR Select Image 对话框出现。
5 点击 Input Image 旁边的 Browse 按钮。出现文件选择对话框。
6 转到您保存本快速指南示例数据的位置。
7 选择文件 Sentinel1_Skagen_pwr.sml 并点击 Open。
8 在 SAR Select Image 对话框中点击 OK。几秒钟后，图像被添加到 图层管理器 并显示在 图像窗口 中。以下截图显示了完整范围的图像。

明亮的物体是移动的船只。它们与其尾流（即真实位置）略有偏移，尾流显示为直线。此处，方位向为垂直方向，距离向为水平方向。

9 （可选）：点击 Units 菜单选项并选择 Knots（节）。
10 缩放到单艘船只，然后点击 Start 按钮。光标变为十字准线符号。
11 点击尾流的一端，然后再次点击另一端。两点之间绘制出一条虚线。光标变为一个黄色圆圈。
12 点击船只的中心。

速度和方向箭头显示在船只旁边：

13 点击 Start 按钮，然后点击 Stop 按钮。这将重置绘图模式。
14 对下图中显示的船只重复相同的步骤。您的估计值可能与此处显示的略有不同：

15 缩放到下方红色图像放大镜中显示的船只：

请注意，尾流位于船只的左侧，并且沿方位向垂直延伸。这与图像中的其他尾流不同。

16 点击 Start 按钮。
17 点击垂直尾流的一端，然后再次点击另一端。两点之间绘制出一条虚线。
18 点击船只的中心。几秒钟后，出现一条错误消息：

该消息表明无法确定速度，因为您沿着尾流绘制的线与方位向平行。重申一下，如果您想计算物体的速度，它们必须沿着距离向移动。

19 点击 OK 关闭错误消息。
20 点击 Stop 按钮。
21 （可选）：要擦除先前绘制的标注，请点击 Annotations 菜单选项，并选择 Remove Latest（移除单个项目）或 Remove All（移除所有项目）。
22 在 图层管理器 中，展开 SAR Measurements 项目以查看各个标注项目。每个标注集由三个项目组成：(1) 速度估计值，(2) "Direction"（方向）箭头，以及 (3) "Displacement"（位移）线，显示物体与其真实位置之间的位移方向；例如：

23 要为将来的 ENVI 会话保存标注，请在 图层管理器 中右键单击 SAR Measurements 项目并选择 Save As。然后指定一个带有 .anz 扩展名的输出文件名。

本快速指南到此结束。

其他资源

• SAR Essentials: 在彩色子孔径图像中检测运动目标 快速指南
• SAR Essentials: 在动态孔径图像中检测运动目标 快速指南
• SAR Essentials: 使用逆合成孔径雷达重聚焦运动物体 快速指南

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