[發(fā)明專利]一種高層建筑的InSAR模型構(gòu)建及高度重建方法

在審

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• 申請日: 2022-07-12
• 公開（公告）號: CN115017597A
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張臘梅;莊迪;鄒斌
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F17/18;G06T17/00
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 李智慧

本發(fā)明公開了一種高層建筑的InSAR模型構(gòu)建及高度重建方法，所述方法如下：一：分析高層建筑的屋頂散射并確定其干涉相位及相位梯度表達(dá)式；二：分析高層建筑的側(cè)立面散射并確定其干涉相位及相位梯度表達(dá)式；三：分析地面散射并確定其干涉相位及相位梯度表達(dá)式；四：建立具有復(fù)雜散射機(jī)制的高層建筑的散射模型，確定干涉系數(shù)以及干涉相位梯度的表達(dá)式，并分析疊掩區(qū)域內(nèi)的干涉相位變化及等效高度變化；五：對具有復(fù)雜散射機(jī)制的高層建筑的“純”側(cè)立面相位進(jìn)行重構(gòu)，并進(jìn)而對建筑高度進(jìn)行重建。本發(fā)明解決了具有復(fù)雜散射機(jī)制的高層建筑的復(fù)雜干涉相位難以用于建筑的高度重建的問題，實現(xiàn)了建筑側(cè)立面干涉相位的重構(gòu)和建筑高度的精確重建。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于遙感圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高層建筑的InSAR模型構(gòu)建及高度重建方法。

背景技術(shù)

與二維圖像相比，城市建筑的三維模型具有更多的空間信息和更好的視覺效果，因此被廣泛應(yīng)用于城市規(guī)劃和建設(shè)中。SAR遙感技術(shù)是獲取建筑物三維信息的一種重要手段，它具有傳感器空間位置高、不受惡劣天氣和黑暗影響的優(yōu)點。通過信號和圖像處理，可以快速獲取廣泛的地面圖像和建筑物的三維信息。在眾多SAR三維重建技術(shù)中，干涉合成孔徑雷達(dá)(InSAR)技術(shù)具有對目標(biāo)高度敏感、數(shù)據(jù)量消耗低的優(yōu)點，因而在建筑物三維重建和城市DSM采集方面具有巨大的潛力。

以往通常采用InSAR技術(shù)獲取大比例尺DEM和形變數(shù)據(jù)，由于圖像分辨率低、建筑物的散射過程復(fù)雜等原因，InSAR技術(shù)很少用于人造建筑物高度的獲取。與SAR圖像幅度相比，干涉相位受數(shù)據(jù)采集平臺、建筑材料和環(huán)境的影響較小，對建筑幾何形狀有更高的依賴性。因此，隨著SAR圖像分辨率的提高，干涉相位在建筑物檢測和高度重建中的重要性進(jìn)一步提升，并有了初步的研究。但是目前基于InSAR技術(shù)的建筑三維重建研究中存在著缺乏對建筑疊掩干涉相位的詳細(xì)的理論分析，不足以支撐后續(xù)的建筑高度重建工作，同時這些研究大多局限于結(jié)構(gòu)非常簡單的長方體建筑，對于結(jié)構(gòu)稍微復(fù)雜的建筑來說并不適用。所以對于建筑構(gòu)建合理的InSAR模型并詳細(xì)分析相位變化，進(jìn)而對其高度進(jìn)行準(zhǔn)確重建是目前基于InSAR的建筑高度重建研究中迫切需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了突破基于InSAR技術(shù)的建筑高度重建研究中對建筑物的簡單模型假設(shè)的限制，對具有復(fù)雜散射機(jī)制的高層建筑構(gòu)建合理的InSAR及干涉相位模型，并解決因復(fù)雜干涉相位變化造成的高度重建困難的問題，本發(fā)明提供了一種高層建筑的InSAR模型構(gòu)建及高度重建方法。該方法綜合分析了建筑物的實際物理散射過程，對其構(gòu)建了相應(yīng)的建筑散射模型、InSAR模型及干涉相位梯度模型，對高層建筑的側(cè)立面干涉相位進(jìn)行了重構(gòu)并實現(xiàn)了建筑的高度重建。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種高層建筑的InSAR模型構(gòu)建及高度重建方法，包括如下步驟：

步驟一：分析高層建筑的屋頂散射并確定其干涉相位及相位梯度表達(dá)式，具體步驟如下：

步驟一一、將建筑屋頂發(fā)生的散射等效為表面散射，其散射強度取決于建筑屋頂?shù)拇植诔潭龋粚⒏邔咏ㄖ奈蓓斀榫哂幸欢ù植诙鹊拇植诒砻妫銲nSAR模型如下：

其中，γ_roof是屋頂粗糙表面模型的干涉系數(shù)，s₁表示主圖像，s₂表示副圖像，符號^*表示共軛相乘，A_1r表示主圖像中屋頂?shù)谋砻嫔⑸鋸姸龋珹_2r表示副圖像中屋頂?shù)谋砻嫔⑸鋸姸龋吮硎静ㄩL，ρ_1r表示在主圖像中屋頂散射點與SAR傳感器之間的斜距，ρ_2r表示在副圖像中屋頂散射點與SAR傳感器之間的斜距，B表示基線長度，α表示基線與水平面之間的夾角，θ_r表示屋頂散射點處的雷達(dá)下視角，θ_0r表示在參考平面上且與屋頂散射點處于同一斜距散射單元的散射點處的雷達(dá)下視角，h_r表示屋頂散射點相對于參考平面的高度；