[發(fā)明專利]一種SAR圖像二次散射特征模擬方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710969322.0
• 申請(qǐng)日: 2017-10-18
• 公開（公告）號(hào): CN107607951A
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王國(guó)軍;李曉芳;劉廣全;王娜;李杰;殷幼松;薛騰飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江環(huán)球星云遙感科技有限公司
• 主分類號(hào): G01S13/90
• 分類號(hào): G01S13/90;G01S7/41
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• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種SAR圖像二次散射特征模擬方法，具體步驟為：1)利用建筑物目標(biāo)的三維模型構(gòu)建三維成像場(chǎng)景；2)對(duì)三維成像場(chǎng)景中每一個(gè)三角面元賦予不同的微波散射屬性；3)利用射線追蹤算法模擬電磁波與建筑物目標(biāo)之間的相互作用過(guò)程，生成模擬回波信號(hào)；4)將形成的模擬回波信號(hào)映射到SAR圖像平面，生成二次散射特征圖像。

2.如權(quán)利要求1所述的SAR圖像二次散射特征模擬方法，其特征在于，步驟1)所述的利用建筑物目標(biāo)的三維模型構(gòu)建三維成像場(chǎng)景是利用建筑物目標(biāo)的三維模型通過(guò)3ds Max、SketchUp等CAD軟件來(lái)構(gòu)建三維成像場(chǎng)景，以三角面元為其最小基元，每一個(gè)三角面元可表示為i＝1，2，3，…，N_tri，其中，和分別是第i個(gè)面元F_i對(duì)應(yīng)的三個(gè)頂點(diǎn)，N_tri為三角面元總數(shù)。

3.如權(quán)利要求1所述的SAR圖像二次散射特征模擬方法，其特征在于，步驟2)對(duì)三維成像場(chǎng)景中每一個(gè)三角面元賦予不同的微波散射屬性，微波散射屬性包括表面粗糙度和介電特性，具體過(guò)程為：粗糙度主要影響表面散射特性，散射能量為隨著散射角γ增大而減小，不同粗糙度程度下，減弱趨勢(shì)不一樣，可以用粗糙度參數(shù)a進(jìn)行控制，粗糙度可以分為粗糙、中等粗糙和光滑三種類型，粗糙度參數(shù)a分別為10，1和0.1；三維成像場(chǎng)景中所有面元的粗糙度屬性表示為{a_i}，i＝1，2，3，…，N_tri；其中，散射角是散射方向與菲涅爾反射方向的夾角，如圖2所示，為入射方向，為菲涅爾反射方向，為散射方向，∠BOC為散射角；介電特性主要是影響表面反射信號(hào)與入射信號(hào)的比值，即反射率大小，可以分為強(qiáng)、中等、弱介電特性，反射率ρ分別為0.8，0.4和0.2；三維成像場(chǎng)景中所有面元的介電特性表示為{ρ_i}，i＝1，2，3，…，N_tri。

4.如權(quán)利要求1所述的SAR圖像二次散射特征模擬方法，其特征在于，步驟3)中成像條件包括成像入射角θ，圖像分辨率Δ，SAR衛(wèi)星天線中心的高度為H_s，三維成像場(chǎng)景在y方向上的范圍Y_max；其中，Y_max為圖3中位于o-xyz坐標(biāo)系下三維成像場(chǎng)景在y方向的范圍。

5.如權(quán)利要求1所述的SAR圖像二次散射特征模擬方法，其特征在于，步驟3)中對(duì)于每一個(gè)電磁波信號(hào)，利用射線追蹤算法模擬天線發(fā)射的電磁波及其與三維成像場(chǎng)景的兩次相互作用后返回雷達(dá)天線的電磁波信號(hào)，具體過(guò)程為：首先，對(duì)于SAR天線發(fā)射的每一根電磁波信號(hào)，都可以表示為從天線發(fā)射的方向?yàn)榈囊粭l射線具體表達(dá)式為t≥0，其中，然后，計(jì)算射線與三維成像場(chǎng)景的相交過(guò)程，生成各個(gè)角度的散射信號(hào)對(duì)應(yīng)的第一次散射射線集合接著，對(duì)中的每一個(gè)射線，計(jì)算其與三維成像場(chǎng)景的相交過(guò)程，生成各個(gè)角度的散射信號(hào)對(duì)應(yīng)的第二次散射射線，將所有第二次散射射線組合成集合

6.如權(quán)利要求5所述的射線與三維成像場(chǎng)景的相交過(guò)程，其特征在于，對(duì)任意射線如果滿足t＝t_in，使得在三角面元內(nèi)，則判定該條射線與三角面元F_i相交與點(diǎn)該射線的追蹤距離r₁＝t_in，能量大小為s₁；否則，該條射線與三維成像場(chǎng)景不相交。

7.如權(quán)利要求5所述的生成各個(gè)角度的散射信號(hào)對(duì)應(yīng)的第一次散射射線集合的過(guò)程，其特征在于，對(duì)于射線與三角面元F_i相交于點(diǎn)的情況，散射射線是以點(diǎn)為起點(diǎn)的射線集合，其方向由兩個(gè)角度決定，δ取值范圍為-90～90°，間隔2°，取值范圍為0～360°，間隔2°；散射信號(hào)的能量大小s₁₂不僅與三角面元F_i的介電特性有關(guān)，還與散射角γ有關(guān)，具體計(jì)算公式所有散射射線組成集合

其中，散射角γ的計(jì)算過(guò)程為：菲涅爾反射方向在入射線與相交三角面元F_i表面法向量構(gòu)成平面內(nèi)，菲涅爾反射方向其中，表示矢量與的點(diǎn)乘；三角面元法線向量的計(jì)算方法如圖4所示，任意三角面元其法線向量其中×運(yùn)算為向量叉乘，|·|為向量取模運(yùn)算；散射信號(hào)的方向?yàn)?/p>