[發(fā)明專利]圓跡SAR子孔徑圖像序列聯(lián)合相關(guān)DEM提取方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810584630.6
• 申請(qǐng)日: 2018-06-08
• 公開（公告）號(hào): CN109270527B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 索志勇;項(xiàng)紅麗;張金強(qiáng);李真芳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S13/90
• 分類號(hào): G01S13/90;G01S13/88
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 程曉霞;王品華

1.一種圓跡SAR子孔徑圖像序列聯(lián)合相關(guān)DEM提取方法，其特征在于，包括有如下步驟：

(1)獲取CSAR子孔徑圖像序列：根據(jù)圓跡SAR對(duì)觀測(cè)場(chǎng)景成像分辨率的要求確定子孔徑方位角寬度，將圓跡SAR的360°圓環(huán)形航跡均勻劃分，劃分得到的每一段圓環(huán)形航跡稱為子孔徑，利用后向投影算法對(duì)各子孔徑獲取的雷達(dá)回波進(jìn)行聚焦成像處理，得到CSAR子孔徑圖像序列；

(2)將CSAR子孔徑圖像序列向三維空間投影：在地面坐標(biāo)系下建立三維格網(wǎng)，將CSAR子孔徑圖像序列向所建立的三維格網(wǎng)投影，校正CSAR子孔徑圖像序列的幾何形變，得到無幾何形變的CSAR子孔徑圖像序列；

(3)對(duì)無幾何形變的CSAR子孔徑圖像序列進(jìn)行分組：隨機(jī)選擇一個(gè)CSAR子孔徑的起點(diǎn)作為劃分起點(diǎn)，根據(jù)相關(guān)性準(zhǔn)則確定分組圓弧方位角寬度，分組圓弧方位角寬度內(nèi)相鄰且連續(xù)的數(shù)個(gè)CSAR子孔徑形成第一段分組圓弧，將第一段分組圓弧內(nèi)所有CSAR子孔徑對(duì)應(yīng)的無幾何形變的CSAR子孔徑圖像序列分為第一組，然后以第一段分組圓弧中的某一個(gè)CSAR子孔徑的起點(diǎn)再作為劃分起點(diǎn)，以同樣的方法和原則繼續(xù)劃分得到第二組，以此類推，直到所有CSAR子孔徑圖像都被完整分組，完成對(duì)無幾何形變的CSAR子孔徑圖像序列的分組；

(4)利用聯(lián)合相關(guān)系數(shù)提取每段分組圓弧的觀測(cè)場(chǎng)景地形高程模型DEM：計(jì)算分組圓弧內(nèi)CSAR子孔徑圖像序列間的聯(lián)合相關(guān)系數(shù)，將分組圓弧內(nèi)CSAR子孔徑圖像序列間的聯(lián)合相關(guān)系數(shù)作為測(cè)度函數(shù)，以測(cè)度函數(shù)聯(lián)合相關(guān)系數(shù)最大時(shí)對(duì)應(yīng)的高度值作為該分組圓弧的觀測(cè)場(chǎng)景地形高程模型DEM，以同樣的方法計(jì)算得到圓跡SAR圓環(huán)形航跡中其他所有段分組圓弧的觀測(cè)場(chǎng)景地形高程模型DEM；利用聯(lián)合相關(guān)系數(shù)提取每段分組圓弧的觀測(cè)場(chǎng)景地形高程模型DEM，包括有如下步驟：

(4a)對(duì)每段分組圓弧而言，計(jì)算分組圓弧內(nèi)所有CSAR子孔徑圖像間的聯(lián)合相關(guān)系數(shù)JC，計(jì)算公式如下所示：

其中，M為分組圓弧內(nèi)CSAR子孔徑圖像的數(shù)量；s_m(l,k)為所選窗口內(nèi)圖像m的像素幅度值；μ_m為相應(yīng)的幅度平均值；(2L+1)×(2K+1)為所選窗口大小，對(duì)于每一平面坐標(biāo)(x,y)，沿高程方向計(jì)算聯(lián)合相關(guān)系數(shù)JC隨h的變化，h為目標(biāo)高程；

(4b)選擇使聯(lián)合相關(guān)系數(shù)JC取最大值時(shí)的h作為該段分組圓弧的觀測(cè)場(chǎng)景地形高程模型DEM，即

其中，h(x,y)即為平面坐標(biāo)(x,y)處聯(lián)合相關(guān)系數(shù)JC取最大值時(shí)的h，將其作為該段分組圓弧的觀測(cè)場(chǎng)景地形高程模型DEM；

(4c)剩余段分組圓弧均按上述步驟處理，得到所有段分組圓弧的觀測(cè)場(chǎng)景地形高程模型DEM；

(5)融合所有分組圓弧觀測(cè)場(chǎng)景地形高程模型DEM獲取全方位DEM：將計(jì)算得到的圓跡SAR圓環(huán)形航跡中所有分組圓弧的觀測(cè)場(chǎng)景地形高程模型DEM進(jìn)行融合，得到觀測(cè)場(chǎng)景全方位DEM。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓跡SAR子孔徑圖像序列聯(lián)合相關(guān)DEM提取方法，其特征在于：步驟(2)中所述的將CSAR子孔徑圖像序列向三維空間投影，包括有如下步驟：

(2a)根據(jù)觀測(cè)場(chǎng)景的先驗(yàn)平面位置和目標(biāo)高程范圍，在地面坐標(biāo)系下建立三維格網(wǎng)；

(2b)利用CSAR子孔徑圖像序列對(duì)應(yīng)的雷達(dá)下視角和方位角，根據(jù)下面的式子將CSAR子孔徑圖像序列向所建立的三維格網(wǎng)進(jìn)行投影，假設(shè)所處理的CSAR子孔徑圖像為i，目標(biāo)在子孔徑圖像i上的平面位置相對(duì)于實(shí)際位置的偏移量為，

其中，θ_i為CSAR子孔徑圖像i的雷達(dá)下視角，為CSAR子孔徑圖像i的方位角，Δh為觀測(cè)場(chǎng)景中一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)P實(shí)際高程與聚焦平面高程之差，Δx_i為目標(biāo)點(diǎn)P在CSAR子孔徑圖像i上的平面位置相對(duì)于實(shí)際位置沿x軸的偏移量，Δy_i為目標(biāo)點(diǎn)P在CSAR子孔徑圖像i上的平面位置相對(duì)于實(shí)際位置沿y軸的偏移量；

(2c)當(dāng)格網(wǎng)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的高程與目標(biāo)高程一致時(shí)，CSAR子孔徑圖像幾何形變得到校正，CSAR子孔徑圖像序列間相關(guān)性最高。