[發明專利]一種投影基線密度補償的三維多面體干涉成像方法及系統

有效

• 申請號: 202010711973.1
• 申請日: 2020-07-22
• 公開（公告）號: CN111965650B
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 段然;鄧麗
• 申請（專利權）人: 中國科學院國家空間科學中心
• 主分類號: G01S13/95
• 分類號: G01S13/95;G06T3/40
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 陳琳琳;楊青

本發明公開了一種投影基線密度補償的三維多面體干涉成像方法及成像系統，所述方法包括：選擇一個基本平面及對應的南北天極建立天球坐標系；根據天球坐標系的緯度方向余弦，將天球平均劃分為n個面天球區域；將三維基線轉換到天球坐標系下，并投影于基本平面，得到二維基線；根據二維基線繪制維諾圖，并計算得到密度補償因子；針對天球的每一個面天球區域，根據對應的緯度方向余弦值，將三維基線對應的可見度函數通過相位補償轉換為二維基線對應的可見度函數；根據可見度函數和密度補償因子，通過傅里葉變換得到每一個面天球區域的亮溫分布；將每一個面天球區域的亮溫分布拼接得到全天球亮溫成像。

技術領域

本發明涉及被動微波干涉成像領域，具體涉及三維基線觀測條件下被動微波干涉成像中的大角度范圍或全天球成像，特別涉及一種投影基線密度補償的三維多面體干涉成像方法及系統。

背景技術

被動微波干涉測量技術利用綜合孔徑原理通過對空間中不同點收到的信號進行互相關，測出信號空間分布的傅里葉分量，使用干涉成像方法，通過對干涉處理得到的可視度函數的逆傅里葉變換反演出信號的空間分布，得到亮溫分布圖。

將被動微波干涉測量設備搭載于衛星平臺應用于天文觀測能夠遠離地球大量射電干擾具有較好的電磁環境的優點，與分布式衛星系統結合，通過在探測時段內多顆衛星的軌道運動形成大尺度觀測基線提升空間探測的整體性能。但這種分布式被動微波探測中，通常需要實現大角度范圍甚至是全天球成像，而在該尺度上觀測范圍已無法近似為平面，而是曲面或是天球。而傳統的二維傅里葉變換成像方法只適用于近似平面成像；并且，由于空間分布式被動微波探測的基線是由軌道運動形成的，因而其分布具有三維非共面分布、采樣樣本不均勻的特點，同樣無法直接利用二維傅里葉變換關系進行成像。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術問題，提供一種投影基線密度補償的三維多面體干涉成像方法及成像系統。

為了實現上述目的，本發明提出了一種投影基線密度補償的三維多面體干涉成像方法，所述方法包括：

選擇一個基本平面及對應的南北天極建立天球坐標系；

根據天球坐標系的緯度方向余弦，將天球平均劃分為n個面天球區域；

將三維基線轉換到天球坐標系下，并投影于基本平面，得到二維基線；

根據二維基線繪制維諾圖，并計算得到密度補償因子；

針對天球的每一個面天球區域，根據對應的緯度方向余弦值，將三維基線對應的可見度函數通過相位補償轉換為二維基線對應的可見度函數；

根據可見度函數和密度補償因子，通過傅里葉變換得到每一個面天球區域的亮溫分布；

將每一個面天球區域的亮溫分布拼接得到全天球亮溫成像。

作為上述方法的一種改進，所述根據天球坐標系的緯度方向余弦，將天球平均劃分為n個面天球區域；具體包括：

將天球按所述天球坐標系的緯度方向余弦平均劃分為n個面天球區域，第k面天球區域的緯度方向的方向余弦的覆蓋范圍為：[-1+(k-1)·d_n,-1+k·d_n]，k∈n，d_n為每一面天球區域緯度方向的方向余弦的跨度：

作為上述方法的一種改進，所述根據二維基線繪制維諾圖，并計算得到密度補償因子；具體包括：

遍歷二維基線位置構成的散點集中任意不相同的三個點并求其外接圓，如果外接圓內不包含其他散點，則將該三角形加入Delaunay三角網隊列；進而得到Delaunay三角網；

對每個離散點，找出Delaunay三角網中由該點構成的所有三角形，按順時針或逆時針方向排序，存入一個隊列中；