[發明專利]基于無人機和SAR成像的城市區域動態變化檢測方法

在審

• 申請號: 202211238234.0
• 申請日: 2022-10-11
• 公開（公告）號: CN115542321A
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發明（設計）人: 胡文;朱岱寅;毛新華;張弓;鄭昱
• 申請（專利權）人: 江蘇高分銳達電子科技有限公司
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90;G01S7/02
• 代理公司: 合肥晟科正創專利代理事務所(普通合伙) 34274
• 代理人: 楊代凱

本發明公開了一種基于無人機和SAR成像的城市區域動態變化檢測方法，涉及SAR成像技術領域，用于解決現有的城市檢測成像方法存在獲取難度高、成本高以及靈活度低的問題，包括如下步驟：利用無人機機載SAR成像技術對特定的城市區域范圍進行成像；在成像范圍的城市區域中選擇地形不易變化的多個離散目標；再次對該區域進行無人機載SAR成像時以離散目標對多個SAR成像區域進行標定，校正無人機飛行不穩定帶來的偏移；對校正后的同一區域不同時期的兩幅多SAR圖像進行處理，得到城市區域動態變化的結果。本發明基于無人機載的SAR成像進行檢測對比，相較于星載SAR成像方法的實現難度低，成本大幅下降且靈活度更高。

技術領域

本發明涉及SAR成像技術領域，具體為基于無人機和SAR成像的城市區域動態變化檢測方法。

背景技術

變化檢測技術是一種比較同一區域內隨時間變化而發生的地物變化的檢測方法，通過對一定時間段內同一區域的多幅圖像進行對比研究，可以掌握該區域的地物變化的趨勢，如城市發展狀況評估、城市違章建筑拆建狀況或因地震和水體變化等導致的地形沉降等災害進行有效的災情監測及評估。

基于SAR圖像的變化檢測通常是通過星載SAR實現的，但我國幅員遼闊，要在同一區域獲取一定時間段內的多幅SAR圖像，往往會面臨獲取時間周期長、成本高等難題；近些年，伴隨著無人機機載微波成像技術的發展，使得SAR系統在無人機領域獲得了長足發展和廣泛應用，其中微型高性能合成孔徑雷達(Mini SAR)作為一種主動式的對地觀測載荷系統，逐漸具備了低功耗、微型化、高分辨率成像技術等特點。相對于傳統無人機載光學成像，SAR成像具有全天時全天候的特性，可以在不同頻段、不同極化作業方式下獲取觀測區域的高分辨雷達圖像。

針對無人機機載SAR的應用，在學術界已展開廣泛的研究。如章九才對無人機機載SAR在地理國情監測中的應用進行了分析，以此為地理國情監測提供參考和借鑒；雷添杰等人設計了一種城市洪澇場景的無人機監測系統，采用無人機監測系統獲取城市洪澇場景的SAR影像和點云數據影像，以便于及時地提供城市洪澇災害信息。

現有基于星載SAR的城市動態變化檢測的研究也早已成熟，但其成像獲取存在難度高、成本高以及靈活度低的問題，目前仍缺乏通過無人機機載SAR用于對城市地物變化檢測的研究。

發明內容

本發明的目的就在于為了解決現有的城市檢測成像方法存在獲取難度高、成本高以及靈活度低的問題，而提出基于無人機和SAR成像的城市區域動態變化檢測方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：基于無人機和SAR成像的城市區域動態變化檢測方法，該方法包括：

步驟一：在城市區域地面上預先布設標定點并確定標定點的位置；

步驟二：通過無人機在城市區域進行成像采集，并獲取區域A在不同時間節點下的SAR圖像一和SAR圖像二；

步驟三：在SAR圖像一中設置坐標系，選取n個標定點并確定標定點在成像區域中的地理坐標；

步驟四：通過標定點的坐標對應關系對SAR圖像二進行幾何校正，得到SAR圖像三；

步驟五：對SAR圖像一和SAR圖像三進行濾波處理以得到第一圖像P1和第二圖像P2；

步驟六：再對第一圖像P1和第二圖像P2分別采用均值比差異處理和對數比差異處理，得到均值比差異圖K1和對數比差異圖K2；

步驟七：將均值比差異圖K1中接近實際變化的地物變化信息與對數比差異圖K2中相對平滑的背景信息相結合，最終利用歸一化計算生成融合差異圖R，得到最終得變化檢測結果圖。

作為本發明的一種實施方式，所述步驟一中無人機由操作員控制無人機在特定的城市區域范圍內飛行進行SAR圖像采集，其中，用于對比地物變化的不同SAR圖像由不同的時間重復同一條飛行航跡獲取。