[發明專利]一種機載SAR定標器圖像位置自動提取方法

在審

• 申請號: 201510876082.0
• 申請日: 2015-12-02
• 公開（公告）號: CN105403886A
• 公開（公告）日: 2016-03-16
• 發明（設計）人: 曾友兵;洪峻;王宇
• 申請（專利權）人: 中國科學院電子學研究所
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 代麗;仇蕾安

技術領域

本發明涉及雷達探測技術領域，具體涉及一種機載SAR定標器圖像位置自動提取方法。

背景技術

機載合成孔徑雷達(SAR)是一種主動式微波成像傳感器，它利用雷達與目標之間的相對運動將尺寸較小的真實天線孔徑通過數據處理的方法合成較大的等效天線孔徑，從而實現高分辨率成像。SAR能夠全天時、全天候對目標進行檢測和定位，受天氣影響小，因此在軍事偵察、地形測繪等領域得到了廣泛的應用。

定標器是SAR定標中用到的一種工具，分為無源定標器和有源定標器。無源定標器是具有強后向反射系數和一定幾何形狀的金屬器件，有源定標器則是能夠主動發射信號的定標器件，定標器在SAR的應用中扮演著重要的角色。在定標時，我們需要獲取定標器在SAR圖像中的準確位置。目前，大多都是通過人工查找的方法，通過人眼觀察定標器在SAR圖像中的亮點顯示來確定定標器在SAR圖像中的位置。人工查找定位的方法存在以下幾點不足：

(1)人工查找方法工作量大，速度慢，耗費時間長。尤其對于場景較大、定標點較多的情況，人工查找定標點將耗費較多的時間和精力，具有較大難度，缺乏實用性，難以應用到大型工程項目中。

(2)人工查找法可能會出現定位錯誤。SAR圖像(未進行地理編碼之前)相對于真實場景存在一定畸變，對人工查找定標器帶來了一定困難，尤其當定標器周圍存在其他強點目標干擾時，容易將非定標器點誤認為定標器，從而導致錯誤的查找結果。

(3)人工查找法容易出現查找誤差。圖像中定標器中心和四周的亮度均較亮，直接用肉眼難以分辨出最亮的像素中心，因此可能導致查找誤差(像素級誤差)。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種機載SAR定標器圖像位置自動提取方法，能夠快速、準確地在SAR圖像中自動查找到定標器，且定位精確度高。

本發明的機載SAR定標器圖像位置自動提取方法，包括如下步驟：

步驟1，提取定標器的經緯度、高度信息，SAR圖像中SAR主天線在每個方位時刻的經緯度、高度信息，以及SAR圖像的處理多普勒中心頻率；

步驟2，將定標器和SAR主天線的經緯度信息投影至同一坐標系Oxyz的Oxy平面中，坐標軸z為定標器和主天線的高度坐標；

步驟3，在坐標系Oxyz中，計算定標器位置到主天線運動軌跡的最近距離，該最近距離即為最近斜距，該最近距離對應的主天線位置的方位時刻即為零多普勒時刻；

步驟4，如果SAR圖像成像在零多普勒，則根據步驟3獲得零多普勒時刻的主天線方位位置和最近斜距，在SAR圖像中找到對應的行、列號，作為定標器在SAR圖像中的初始位置，執行步驟5；如果SAR圖像成像在多普勒中心，則首先利用SAR圖像的處理多普勒中心頻率計算出雷達波束的斜視角，再根據斜視角和步驟3獲得的最近斜距計算出定標器在波束中心穿越時刻的斜距，以及波束中心穿越時刻主天線的方位位置；根據波束中心穿越時刻主天線的方位位置及該時刻的斜矩，在SAR圖像中找出對應的行、列號，作為定標器在SAR圖像中的初始位置，執行步驟5；

步驟5，以步驟4獲得的定標器在SAR圖像中的初始位置為中心，取一個搜索窗口，搜索窗口內強度最大的像素點，則該位置即為定標器在SAR圖像中的位置。

進一步地，所述步驟3中，定標器位置到主天線運動軌跡的最近距離的計算方法為：首先計算每個方位時刻主天線位置與定標器位置之間的距離，然后取距離最小值作為定標器位置到主天線各方位時刻的運動軌跡的最近距離。

進一步地，還包括步驟6，即，將步驟5得到的定標器在SAR圖像中的位置坐標作為中心，取一窗口，對窗口內圖像進行升采樣，升采樣后窗口內強度最大的像素點在SAR圖像中的位置即為定標器在SAR圖像中的最終位置。

進一步地，所述步驟2中，采用高斯投影方法將定標器和SAR主天線的經緯度信息投影至坐標系Oxyz的Oxy平面中。

進一步地，在定標器有時延的情況下，對步驟4獲得的定標器的初始距離位置進行校正，即將步驟4獲得的初始距離位置加上定標器時延距離，獲得的距離位置即為校正后的初始距離位置。

有益效果：

該方法可以在不需要人工查看圖像的情況下自動提取定標器在SAR圖像中的位置，與現有人工查找方法具有以下優點：

(1)實現了查找的自動化，不再需要人工查看SAR圖像，節省了大量的人力和精力，加快了查找速度，在實際工程中具有良好的應用前景。

(2)定標器位置提取結果準確可靠，避免了人工查找時可能出現的判讀錯誤和誤差。