SAR

Mitarbeiter: Ulrike Pestel-Schiller, Jörn Ostermann, Fabian Hartmann
Einleitung

Ein Radar mit synthetischer Apertur (SAR) ermöglicht eine wetter- und tageszeitunabängige Beobachtung und
Überwachung mittels eines SAR-Sensors (Abb. 1).
Um die dabei anfallenden Datenmengen zum Boden übertragen zu können, müssen diese an Bord verarbeitet und komprimiert werden.

Aktuelle Forschungsthemen

Die SAR-Prozessierung und Autofokussierung generiert aus den Rohdaten des Sensors SAR-Bilder oder
SAR-Videos. Diese werden anschließend komprimiert und übertragen. Das TNT arbeitet an der Verbesserung der zugrunde liegenden Algorithmen, insbesondere an der Autofokussierung und Codierung. Umbestmögliche Qualität zu erreichen, wird ein anwenderbezogenes Bewertungssystem erstellt.

SAR-Bildgenerierung an UAVs

SAR-Antennen und SAR-Prozessoren sind mittlerweile so stark miniaturisiert, dass sie auch von Unbemannten
Luftfahrzeugen (UAVs) getragen werden können. Das TNT erarbeitet dafür speziell angepasste Algorithmen, um trotz schwankender Flugbahnen der UAVs automatisch scharf fokussierte SAR-Bilder und SAR-Videos erzeugen zu können.

Autofokussierung bewegter Schiffe

Bei hohem Wellengang bewegen sich Schiffe auf hoher See nicht mehr geradlinig sondern schwanken um mehrere Meter. Aufgrund dieser nichtlinearen Bewegungen erscheinen Schiffe im SAR-Bild extrem unscharf.
Mit den am TNT erarbeiteten Autofokussierungen kann die Bewegung des Schiffes geschätzt und
ein scharf fokussiertes Bid erzeugt werden, in dem der Schiffstyp erkannt werden kann.

SAR-Video

Durch abschnittsweise Prozessierung der SAR-Rohdaten lässt sich eine Sequenz von SAR-Bildern erstellen. Mit dem so generierten SAR-Video können bewegte Objekte detektiert werden.

Codierung von SAR-Bildern

SAR-Bilder unterscheiden sich in ihren statistischen Eigenschaften von optischen Bildern. Durch Erweiterung standardisierter Codierungsverfahren werden diese Eigenschaften berücksichtigt und ausgenutzt.

Bewertungsverfahren für SAR Systeme

Das TNT erarbeitet ein auf den Anwender ausgerichtetes Bewertungsverfahren für SAR-Systeme, um eigene
Arbeiten adäquat bewerten zu können und den Anwender zu unterstützen.

Verwendete Methoden

Backprojection-Algorithmus, Autofokussierung, subjektive Bewertung, Codierung (HEVC, VVC)

 

  • Conference Contributions
    • Fabian Hartmann, Aron Sommer, Ulrike Pestel-Schiller, Jörn Osterman
      A scheme for stabilizing the image generation for VideoSAR
      13th European Conference on Synthetic Aperture Radar, June 2020, edited by EUSAR 2020
    • Ulrike Pestel-Schiller, Jörn Ostermann
      Usability-Based SAR System Assessment: Framework and First Results
      12th European Conference on Synthetic Aperture Radar, Aachen, June 2018
    • Ulrike Pestel-Schiller, Jörn Ostermann
      Subjective Evaluation of Compressed SAR Images: Sometimes, Compression Improves Usability
      EUMW 2018, Madrid, September 2018
    • Aron Sommer, Jörn Ostermann
      Flight Path Reconstruction From SAR Images and Spotlight SAR Data
      11th European Conference on Synthetic Aperture Radar (EUSAR), IEEE, pp. 1 - 5, Hamburg, Germany, June 2016, edited by EUSAR 2016
    • Aron Sommer, Jörn Ostermann
      Explicit Motion Compensation for Backprojection in Spotlight SAR
      17th International Radar Symposium (IRS), IEEE, pp. 1 - 4, Krakow, Poland, May 2016, edited by IRS 2017
    • Aron Sommer, Minh Phuong Nguyen, Jörn Ostermann
      Comparison of Omega-K and backprojection regarding spatial resolution for squinted spotlight SAR with motion errors
      Synthetic Aperture Radar (APSAR), 2015 IEEE 5th Asia-Pacific Conference, Synthetic Aperture Radar (APSAR), 2015 IEEE 5th Asia-Pacific Conference, pp. 143 - 147, Singapore, September 2015
    • Minh Phuong Nguyen
      Range Cell Migration Correction for Phase Error Compensation of Highly Squinted SAR
      10th European Conference on Synthetic Aperture Radar, Berlin, June 2014
    • Ulrike Pestel-Schiller
      Coding of SAR Image Data for Data Compression
      10th European Conference on Synthetic Aperture Radar, Berlin, June 2014
    • Minh Phuong Nguyen, Samer Ben Ammar
      Second Order Motion Compensation for Squinted Spotlight Synthetic Aperture Radar
      Asia-Pacific Conference on Synthetic Aperture Radar (APSAR), Tsukuba, Japan, September 2013
    • Minh Phuong Nguyen
      Refined Motion Compensation for Highly Squinted Spotlight Synthetic Aperture Radar
      9th European Conference on Synthetic Aperture Radar, pp. 738-741, Nuremberg, April 2012
    • Minh Phuong Nguyen
      Omega-K Algorithm – A Generalization for Highly Squinted Spotlight SAR Imaging with Dechirp-on-Receive
      Asia-Pacific Conference on Synthetic Aperture Radar, pp. 137-140, Seoul, Korea, September 2011
    • Ridha Farhoud
      Estimation of the Phase-Error Function for Autofocussing of SAR Raw Data
      International Radar Symposium Proc. (IRS), p. 785–790, Hamburg, Germany, September 2009
    • N. Nolte, C. Simon-Klar, S. Langemeyer, M. Kirscht, P. Pirsch
      Next generation on-board SAR processor for compact airborne systems
      Geoscience and Remote Sensing Symposium 2005, IGARSS apos;04, IEEE International, Vol. 2, pp. 1514 - 11517, September 2004
    • Martin Kirscht
      Estimation of Velocity, Shape, and Position of Moving Objects with SAR
      4th International Airborne Remote Sensing Conference and Exhibition, Ottawa, Ontario, Canada, 21-24 June 1999, 1999
    • Johanna Bolle
      Quality Assessment for SAR Raw Data Compression Methods
      International Airborne Remote Sensing Conference and Exhibition, Ottawa, Ontario, Canada, 21-24 June 1999, 1999
    • Johanna Bolle
      Coding of SAR Raw Data
      European Conference on Synthetic Aperture Radar (EUSAR"98), Friedrichshafen, Germany, 25-27 May 1998, 1998
    • Martin Kirscht
      Detection, Velocity Estimation and Imaging of Moving Targets with Single-Channel SAR
      European Conference on Synthetic Aperture Radar (EUSAR"98), Friedrichshafen, Germany, 25-27 May 1998, 1998
    • Martin Kirscht, Carsten Rinke
      3D Reconstruction of Buildings and Vegetation from Synthetic Aperture Radar (SAR) Images
      IAPR Workshop on Machine Vision Applications MVA"98, Makuhari, Chiba, Japan, 17-19 November 1998, 1998
    • Johanna Bolle
      Coding of SAR Raw Data Using Reversible Transforms
      Proceedings of the Third International Airborne Remote Sensing Conference and Exhibition, Copenhagen, Denmark, 7-10 July 1997, 1997
    • Martin Kirscht
      Detection and focused imaging of moving objects evaluating a sequence of single-look SAR images
      Proceedings of the Third International Airborne Remote Sensing Conference and Exhibition, Copenhagen, Denmark, 7-10 July 1997, pp. I-393 - I-400, 1997
    • Markus Kampmann, Ridha Farhoud
      Precise Face Model Adaptation for Semantic Coding of Videophone Sequences
      Picture Coding Symposium (PCS" 97) Berlin, Germany, 10-12 Sept. 1997, 1997
    • Martin Kirscht
      Detection and velocity estimation of moving objects in a sequence of single-look SAR images
      International Geoscience and Remote Sensing Symposium IGARSS "96, Lincoln, Nebraska, USA, May 1996, 1996
  • Journals
    • Martin Kirscht
      Detection and imaging of arbitrarily moving targets with single-channel SAR
      IEE Proceedings on Radar, Sonar and Navigation, pp. 280-285, October 2002