[發明專利]星載全方位SAR自適應目標三維重建方法

有效

• 申請號: 201910589915.3
• 申請日: 2019-07-02
• 公開（公告）號: CN110133682B
• 公開（公告）日: 2023-02-10
• 發明（設計）人: 索志勇;項紅麗;張金強;李真芳;趙秉吉
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S17/90
• 分類號: G01S17/90;G01S7/48
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 程曉霞;王品華

本發明公開的一種星載全方位SAR自適應目標三維重建方法，解決了利用星載全方位SAR高效地對目標進行三維高精度重建的問題。實現步驟是：獲取距離脈壓后的全孔徑回波數據；在參考地平面上用BP算法成像；加權回波反演法提取目標散射特性曲線；計算目標能量集中度；自適應提取具有高相干散射角的目標及其散射信息；分段子空間追蹤算法實現目標三維重建。本發明通過加權回波反演法提取目標散射特性曲線，降低周圍目標對提取目標的影響，提高目標散射特性曲線提取精度；使用分段子空間追蹤算法實現目標三維重建，不受觀測場景內具有高相干可散射角的目標數量的限制，目標三維重建精度較高，用于星載全方位SAR對目標進行三維重建。

技術領域

本發明屬于信號處理技術領域，特別涉及利用星載全方位SAR高效率地對目標進行三維高精度重建，具體是一種星載全方位SAR自適應目標三維重建方法，用于獲取觀測場景目標的高程信息。

背景技術

目標的三維信息可用于對目標進行高精度分辨和定位，目標為觀測場景內的地物，對實現重點關注區域精細化描述具有重要的價值。

目前，基于單幅SAR圖像的目標三維重建技術精度較差，并且僅對特定的目標有效。基于兩幅SAR圖像的雷達攝影測量技術，一方面為了保證目標三維重建精度要求兩幅圖像間視角差異較大，另一方面為了保證圖像對匹配的穩健性要求兩幅圖像間視角差異較小，對于圖像對要求較嚴格。基于兩幅SAR圖像的雷達干涉測量技術受大氣的影響較大，并且對于疊掩目標較多的城市區域和地形復雜區域無法進行高精度三維重建。基于多幅SAR圖像的TomoSAR技術需要利用同一地面場景的視角差異較小且分布均勻的多幅SAR圖像，數據獲取困難。星載全方位SAR系統能夠對地面場景進行全方位照射，獲取目標的全方位散射信息。

對于相干散射角較大的目標，基于多角度SAR圖像序列的目標三維重建方法沒有充分利用其相干性散射信息，而星載全方位SAR可以對同一觀測場景進行360°照射，獲取目標的全方位散射數據。目標的散射僅在一定觀測角度內保持恒定且散射最強，該角度范圍稱為目標的有效散射角。為了充分利用目標的相干性散射信息，需要提取目標的有效散射角。現有方法有GLRT(Generalised Likelihood Ratio Test)法和回波反演法，GLRT法將全孔徑回波數據按照一定的方位角寬度劃分為多個子孔徑，對每個子孔徑回波數據進行聚集成像處理來獲取目標在不同方位角度的散射特性。該方法人為地按照固定方位角寬度進行子孔徑劃分，當子孔徑方位角寬度選擇過小時，圖像的分辨率和SNR較低，導致目標散射特性估計精度和精細化程度較差；當子孔徑方位角寬度選擇過大時，獲取的信息只是目標的相干回波數據在該子孔徑內的平均值，同樣導致目標散射特性估計精度較低，并且方位角間隔較大，無法獲取目標散射特性隨方位角的連續變化情況。回波反演法提取目標的散射特性時受周圍目標影響較大，導致所提取的目標散射特性曲線存在誤差。現存方法均會影響有效散射角的確定，進而影響目標三維重建的精度。利用所提取的有效散射角建立信號模型，現有的三維重建中用非線性最小二乘法利用格網點搜索求解，但多維空間搜索計算量巨大，計算效率太低，非線性最小二乘方法僅適用于觀測場景內具有高相干散射角的目標數量較少的情況，無法適用觀測場景內具有高相干散射角的目標數量較多的情況。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提出一種高效地實現目標高精度三維重建的星載全方位SAR自適應目標三維重建方法。

本發明是一種星載全方位SAR自適應目標三維重建方法，其特征在于，包括有如下步驟：

(1)獲取距離脈壓后的全孔徑回波數據：星載全方位SAR照射觀測場景，獲取觀測場景的全孔徑回波數據，對全孔徑回波數據進行距離向脈壓處理，得到距離脈壓后的全孔徑回波數據；

(2)在參考地平面上用BP算法成像：根據先驗DEM計算觀測場景平均高程，在平均高程所在地平面建立二維格網，利用BP算法對距離脈壓后的全孔徑回波數據在參考地平面上進行相干累加獲取SAR復圖像；