[發明專利]采用stl格式3D模型反演生成目標SAR圖像的方法

有效

• 申請號: 202210218554.3
• 申請日: 2022-03-08
• 公開（公告）號: CN114332440B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 冷盛林;馬志強;鄭云;柯樹林
• 申請（專利權）人: 南京雷電信息技術有限公司
• 主分類號: G06T19/20
• 分類號: G06T19/20
• 代理公司: 南京華恒專利代理事務所(普通合伙) 32335
• 代理人: 裴素艷

1.采用stl格式3D模型反演生成目標SAR圖像的方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1：讀取stl格式的3D模型文件，獲取文件中表示3D模型幾何信息的三角面片集合的坐標數據，每個三角面片由一個法向矢量和三個頂點組成，每個頂點均通過三維坐標來表示，；

S2：對所有三角面片進行等間隔的網格化分割和投影處理，計算目標x-y坐標平面網格中每個網格點的高度信息，生成目標的三維網格模型文件；

S3：將目標的三維網格模型文件做旋轉和高度信息重量化處理，得到目標的DEM數據文件；

S4：對目標DEM數據進行旋轉變換，使得雷達波束入射方位角度相對于旋轉后的目標DEM數據，變成為180度；

S5：使用旋轉后的目標DEM數據開展目標SAR成像仿真。

2.根據權利要求1所述的采用stl格式3D模型反演生成目標SAR圖像的方法，其特征在于：所述S1中獲取二進制的stl格式3D模型文件，讀取文件中表示三角面片的頂點1、頂點2、頂點3的坐標集合。

3.根據權利要求2所述的采用stl格式3D模型反演生成目標SAR圖像的方法，其特征在于：所述S2中設網格化分割所用的分辨率為，3D模型文件原分辨率為，

S21、構造3D模型文件在x-y坐標平面中的劃分網格

設、分別是集合、、中x軸坐標的最小值和最大值，、分別是集合、、中y軸坐標的最小值和最大值，在矩形 內，按照分辨率劃分網格，對于網格中的任何一點，其對應的平面坐標值為

(1)

將網格中的每一點的高度都初始化為-100000；

S22、對每個三角面片進行網格化分割

對于三角面片，由頂點1和頂點3構成的邊，按照分辨率進行等步長分割后，得到多個新的分割點，記為；由頂點2和頂點3構成的邊，按照分辨率進行等步長分割后，得到多個新的分割點，記為，分割點為頂點1，分割點為頂點2；

對于每個，連線和，然后再按照分辨率對連線進行分割，得到分割點，記所有分割點的集合為；

若是三角面片中最長邊的距離小于，則集合中只包含三個頂點的坐標值；

S23、計算三角面片的網格點在x-y坐標平面網格中的位置

對于中的每一個網格點，計算其在x-y坐標平面網格中的位置，

，

其中，為下取整運算；

S24、利用三角面片的網格點的高度信息更新x-y坐標平面網格中網格點的高度信息，

若網格點當前保持的高度，則取，否則保持不變；

S25、重復S22到S24，直到所有三角面片中所有網格點都計算完畢，最后得到x-y坐標平面網格中每個點的高度信息。

4.根據權利要求3所述的采用stl格式3D模型反演生成目標SAR圖像的方法，其特征在于，所述S3包括：

將目標的三維網格模型文件轉換成數據表頭加目標表面高度數據的存儲格式，數據表頭中包括分辨率、橫軸點數、縱軸點數、目標朝向，其中分辨率的值為，橫軸點數、縱軸點數是指x-y坐標平面網格中的x軸網格點數和y軸網格點數，目標朝向設置為180度或90度方向；目標表面高度數據采用二維數組的存儲格式，下標對應的數組值為步驟S24中網格點的高度信息經過重新量化后的結果：

。

5.根據權利要求4所述的采用stl格式3D模型反演生成目標SAR圖像的方法，其特征在于，所述S4包括：

若雷達入射波束的角度為，以目標DEM數據的中心為原點進行旋轉，使得相對于旋轉后的目標DEM數據，雷達入射方位角度變成了180度；

若，則順指針旋轉度；

若，則逆指針旋轉度。

6.根據權利要求5所述的采用stl格式3D模型反演生成目標SAR圖像的方法，其特征在于，所述S5包括：

S51、計算各個反射點的SAR圖像灰度值

目標某一點的SAR圖像灰度值計算公式為：

其中，是事先設定好的目標SAR仿真圖中的最大灰度值，取決于目標的表皮材質，就是表面反射系數；

S52、表面坡度坡向的計算

坡度計算采用擬合曲面法，擬合曲面采用二次曲面，為3*3窗口，3*3窗口包括中心窗口以及圍繞中心窗口設置的8個周圍窗口；

中心窗口的坡度和坡向的計算公式如下：

坡度：

坡向：

上式中，為方向的坡度，為方向的坡度，其計算公式如下：

其中，是每個窗口的寬度，分別表示8個周圍窗口的高程值；

S53、表面反射系數的計算

表面反射系數的計算公式為：

是天頂角，，是SAR成像時雷達波束在慣性坐標系下的俯仰角；

S54、波束照射遮擋效果仿真

目標DEM數據經過旋轉后，雷達的波束入射角度已經轉換成為了180度，對于目標DEM數據中的任何坐標為的高程點，只與第列中，滿足的高程點進行比較，判斷出的高程點是否有被遮擋，

對于每個點，采用迭代計算，確定該點是否被前方的高點給遮擋了，設第列中坐標為的高程點，其高度為，遮擋高度為，對于，初始化；

若，則坐標為的高程點被遮擋，其灰度值取為0，新的遮擋高度為；

若，則坐標為的高程點沒遮擋，其灰度值取S51的計算結果，新的遮擋高度為，是相鄰高程點的間距，是天頂角；

S55、對灰度圖像作旋轉變化使得目標的擺放與原始狀態一致

旋轉的角度為度，旋轉后的灰度圖像擺放與目標SAR圖像仿真前的原始狀態一致。