免费和开源 SAR 图像处理软件分享

合成孔径雷达（SAR）是一种利用传感器平台的运动来创建合成长基线天线阵列的雷达。 该过程允许高分辨率成像， 即使目标位于远离雷达系统的位置。 传感器数据采集和处理在许多民用和国防应用中至关重要， 如物体检测、识别和跟踪。

随着低成本和开源卫星数据的可用性增加， 对软件处理和分析这些数据的需求也随之而来。 SAR 数据的可用性不断增加导致对能够处理和分析这些数据集的软件的相应需求。 作为回应，已经开发了许多免费、开源软件包来满足这一需求。 本文将介绍最佳免费、开源 SAR 图像处理软件包， 并简要概述其功能。

什么是开源软件？

开源软件是指原始源代码可以免费获得并可以重新分发和修改的软件， 开源软件一词通常用于描述根据 GNU 通用公共许可证（GPL）授权的软件， 这是一种版权许可证。 自由和开放源码软件（FOSS）为这一需求提供了一个有吸引力的解决方案， 因为它允许用户访问源代码并促进协作。

免费和开源软件的可用性导致了许多 SAR 图像处理软件包的开发。 本节简要介绍了其中一些软件包。

什么是 SAR 图像处理？

SAR 图像处理是从合成孔径雷达 (SAR) 图像中提取信息的过程。 术语“合成孔径”意味着雷达信号是从对目标的多次观察中合成的， 而不是通过移动天线进行的单个观测值， 这大大提高了图像的分辨率。

换言之，SAR 是一种使用移动天线创建合成孔径的雷达， 即使飞机或卫星可能高速移动， 也能生成高分辨率图像。 SAR 系统通过向地球表面传输微波能量并记录反射来生成图像， 反射用于生成地形图像。

SAR 图像处理是从合成孔径雷达（SAR）图像中提取有用信息的过程。 SAR 图像由大量单独的雷达脉冲组成， 通过利用多普勒效应， SAR 系统即使在恶劣的天气条件下也能生成目标图像。 SAR 图像处理用于从 SAR 图像中提取特征， 包括位置、形状和大小。

当今世界有许多商业和开源 SAR 图像处理软件包， 例如商业化的 SAR 图像处理软件有 “ERDAS IMAGINE” 和 “ENVI”。 而一些流行的免费、开源 SAR 图像处理软件包如 “SARscape”。 SARscape 专为分析合成孔径雷达 (SAR) 图像而设计。 它可用于从 SAR 图像中提取特征信息， 以及从 2D 数据创建 3D 图像。

同时有一些不同的开源 SAR 图像处理软件程序， 允许对 SAR 图像进行操作和分析。 其中最受欢迎的是 “Sentinel-1 工具箱 (S1TBX)”。 Sentinel-1 工具箱 (S1TBX) 是一个处理工具、数据产品读取器和写入器的集合， 以及一个显示和分析应用程序， 旨在支持来自欧空局合成孔径雷达任务（如 Sentinel-1、ERS-1&2 和 ENVISAT）的大型数据档案， 以及来自 ALOS PALSAR、TerraSAR-X 的第三方合成孔径雷达数据。

TerraSAR-X/TanDEM-X 卫星编队

开源 SAR 图像处理软件列表

有许多开源软件程序可处理 SAR 图像， 以下是 13 种最流行的开源 SAR 图像、数据处理软件的列表：

1.Doris InSAR 处理器：Delft Institute of Earth Observation（代尔夫特理工大学代尔夫特地球观测）和空间系统研究所开发了一种名为 Doris 的干涉合成孔径雷达（InSAR）处理器（Delft 面向对象雷达干涉软件）。 对于非商业应用（条件）， 可以从本站免费下载 Doris 软件。 可以使用此软件从单视复杂数据生成干涉测量产品和最终产品， 例如数字高程模型和位移图。 来自卫星 ERS、ENVISAT（第一张 ENVISAT 干涉图，54kB、DEM、107kB 和透视图，177kB）、JERS（第一张 JERS 干涉图）和 RADARSAT（第一张 RADARSAT 干涉图）的数据可以使用 Doris 软件进行处理。

2.GMTSAR：GMTSAR 是一个开源（GNU General Public License）InSAR 处理系统， 专为熟悉 Generic Mapping Tools（GMT）的用户设计。 代码用 C 编写， 可以在安装了 GMT 和 NETCDF 的任何计算机上编译。 该系统包含三个主要组件： (i) 每个卫星数据类型（ERS-1/2、Envisat、ALOS-1、TerraSAR-X、COSMOS-SkyMed、Radarsat-2、Sentinel-1A/B 和 ALOS）的预处理器-2) 将原始格式和轨道信息转换为通用格式； (ii) 一个 InSAR 处理器， 用于聚焦和对齐图像堆栈， 将地形图绘制成相位， 并形成复杂的干涉图； (iii) 后处理器， 主要基于 GMT， 用于过滤干涉图并构建雷达和地理坐标中的相位、相干性、相位梯度和视线位移的干涉乘积。

3.ISCE：ISCE 是为处理干涉合成孔径雷达 (InSAR) 数据而设计的框架。 它的初始开发由 NASA 地球科学技术办公室 (ESTO) 在 2008 年高级信息系统技术 (AIST) 项下资助， 目前由 NASA-ISRO SAR (NISAR) 项目资助。 ISCE 的优势包括 (i) 易于访问、免费和公共领域的性质； (ii) NISAR 是一个支持许多 SAR 传感器的可扩展平台， 包括即将到来的 NASA L 波段 SAR 任务 NISAR。

4.Map Ready：阿拉斯加卫星设施分发 Map Ready。 它是免费的，但不开放， 如果你住在与美国关系不佳的国家， 可能会受到限制。 用户可以利用 MapReady 遥感工具包处理来自一系列任务的 SAR 数据， 包括来自 ASF 和其他供应商的数据集， 以及一些光学数据。 MapReady 对于处理 CEOS 格式的 SAR 数据集时特别方便。 请记住，MapReady 不适合处理 Sentinel-1 产品。 MapReady 的平台仅限于 ASF 产品组合中的早期任务， 尤其是 ALOS Palsar。要处理 Sentinel-1 数据， 请使用 Sentinel 应用程序平台 (SNAP) 附带的 Sentinel-1 工具箱。

5.Next ESA SAR Toolbox (NEST)： Next ESA SAR Toolbox (NEST) 是一个易于使用的开源工具箱， 用于读取、后处理、分析和可视化来自 ESA 的大量数据存档（来自 Level 1） SAR 任务， 例如 ERS-1 和 2、ENVISAT 和 Sentinel-1。 NEST 还处理来自第三方任务的产品， 例如 JERS-1、ALOS PALSAR、TerraSAR-X、Radarsat-2 和 Cosmo-Skymed。

6.OSARIS：OSARIS 代表开源 SAR 调查系统， 是一个框架， 有助于在并行 HPC 环境中对大量 Sentinel-1 (S1) 合成孔径雷达 (SAR) 进行干涉测量处理。 基于 BASH 脚本、GMTSAR 和 SLURM， 它非常灵活， 可以在大型集群上扩展到极高的性能。

7.PolSARPro：PolSARPro 是欧洲航天局提供的免费套件。 软件包中包含用于双极和四极 SAR 数据的极化处理工具。 PolSARPro 是处理极化 SAR 数据的工具。 它使用起来非常简单， 并且有很多可用的帮助（包括 SAR 偏振测量的背景材料）。 PolSARPro 不提供地形校正， 但它与 ASF 的 Map Ready 有连接， 因此如有该应用程序， 可以毫不费力地在 Map Ready 中校正 PolSARPro 产品。

8.雷达工具（RAT）：RAT（雷达工具）是一组用于对 SAR 遥感数据进行复杂图像处理的适度工具， 它最初是一个学生项目， 现在正在柏林技术大学计算机视觉系和遥感。 它是用 IDL（交互式数据语言）编写的， 具有由 IDL 小部件组成的图形用户界面。 散斑滤波器、极化基变换和分解， 以及一些干涉例程， 如相干计算和干涉图滤波， 都是当前特征的示例。 RAT 可以在多种操作系统上运行， 并且可以免费获得。

9.ROI_PAC : ROI_PAC (Repeat Orbit Interferometry PACkage) 是一个强大的开源软件包， 用于处理各种卫星干涉合成孔径雷达 (InSAR) 数据， 并已用于众多地球物理应用。 它由 Caltech/JPL 的团队开发和维护。

10.SARbian：SARbian 由耶拿弗里德里希-席勒大学的 SAR-EDU 遥感教育计划团队和 EO 学院在线平台开发。 免费软件套件是基于 Debian 的 Linux live 系统， 包括免费开放的合成孔径雷达 (SAR) 处理软件。 它是一种新的即插即用操作系统， 捆绑了免费提供的合成孔径雷达 (SAR) 处理软件， 易于安装， 可帮助用户开始处理数据。 该操作系统以 .iso 文件和虚拟机 (.OVA) 的形式提供。 此外， 有经验的 Linux 用户可以通过调整构建脚本来构建自己的 SARbian .iso 文件。 为了软件能够稳定运行， 建议使用 8GB RAM 和四核处理器的系统。

11.Sentinel-1 工具箱：Sentinel-1 工具箱 (S1TBX)由一组处理工具、数据产品读取器和写入器以及一个显示和分析应用程序组成， 以支持来自包括 Sentinel-1 在内的 ESA SAR 任务的大量数据存档、ERS-1 & 2和ENVISAT， 以及来自 ALOS PALSAR、TerraSAR-X、COSMO-SkyMed 和 RADARSAT-2 的第三方 SAR 数据。 该工具箱包括用于校准、散斑过滤、配准、正射校正、镶嵌、数据转换、偏振测量和干涉测量的工具。 Array 与 DLR、Brockmann Consult 和 OceanDataLab 合作为 ESA 开发了 Sentinel-1 工具箱。

12.Sentinel-1 RTC 堆栈处理器：辐射地形校正 (RTC)堆栈工具有助于对洪水事件、森林砍伐或冰川退缩等现象进行时间序列分析。 该工具从 ASF HyP3 系统上生成的一组 Sentinel-1 RTC 产品创建堆栈。 它还适用于一组共同注册的 PALSAR RTC 产品。 事实上，该工具可以接受任何 UTM 投影共同注册的图像集。 堆栈工具允许用户在堆栈上执行子设置、重采样、分组、过滤和剔除， 最终产品是一堆处理过的 GeoTIFF 和堆栈的动画 GIF。

13.StaMPS：StaMPS（持久散射体的斯坦福方法）是一个实施 InSAR 持久散射体 (PS) 方法的软件包， 即使在没有人造结构和发生非稳态变形的地形中也能工作。 此处理服务是 StaMPS 永久散射体 (PS)。

结论

上面列出的免费、开源 SAR 图像处理软件是 SAR 图像处理开源领域中最好的软件。 个人最喜欢的软件可能因人而异。 也许单个软件可能不足以满足所有 SAR 图像处理要求。 然而，2 个或更多开源 SAR 图像处理软件包（如 RAT、PolSARPro 和 Map Ready）的组合几乎可以提供处理、分析和可视化 SAR 图像所需的一切。