[发明专利]SAR影像多项式正射纠正方法

说明书

技术领域

本发明涉及影像处理领域，更确切地说，涉及一种基于多项式的SAR影像正射纠正方法，所述基于多项式的SAR影像正射纠正方法在传统多项式纠正方法的基础上，引出投影差，完成对SAR影像的正射纠正。

背景技术

合成孔径雷达(SAR)是侧视成像，其侧视角通常比光学影像大得多，这使得地形起伏对SAR影像几何畸变的影响也大得多。因此，需要对SAR影像进行几何纠正，形成正射影像图，并且SAR影像纠正的难度，要比光学影像更加困难。

目前，常用的SAR影像纠正方法主要有多项式法、共线方程法和距离-多普勒法。

(1)多项式法，是一种比较常用的影像校正方法，它较多地应用于光学影像的几何校正。对于平坦地区的SAR影像，也可以考虑用多项式方法进行纠正。

(2)共线方程法，这类方法主要有两种类型。第一种类型是F.Leberl等提出的数学模型。该模型考虑了传感器外方位元素中线元素的变化，但未顾及角元素的变化，因此在SAR立体图像模型建立后，存在较大的上下视差。第二种类型是G.Konecny等提出的平距投影的雷达图像的数学模型。该模型考虑了传感器外方位元素的变化以及地形起伏的变化，公式形式与摄影测量中常用的共线方程类似，便于应用。但是，该模型忽视了SAR影像侧视投影的特点，只是从传统光学影像成像的特点去解释，因而只是一种模拟光学影像的处理方法。

(3)距离-多普勒法，与其他算法相比，距离多普勒算法的优点具有以下几点：①不需要在星载SAR的视场中使用任何位置确知的参考点，仅仅依靠图像本身的辅助信息即可。②该方法与卫星的姿态资料毫无关系，这样就避免了准确性较差的姿态资料(翻滚、俯仰、偏航)的引入带来的误差。③该方法的精度主要取决于星历数据的准确性。因而星历数据的准确性对于运用距离多普勒法进行雷达几何纠正的精度非常重要。

比较而言，多项式纠正法具有简单、适用性广等特点。但是也存在明显的缺陷。多项式纠正法将遥感图像的总体变形看成是平移、缩放、旋转、仿射、偏扭、弯曲以及更高次的基本变形的组合。对地面相对平坦的地区，这种方法具有足够好的纠正精度，又由于它计算较为简单，因而它在实践中得到较为广泛的应用。

SAR影像成像方式是斜距投影成像，由于地形起伏或高大建筑物等有相对的高程，其顶部的雷达回波先于底部被天线接收，故产生影像点向像底点方向移位的现象，在摄影测量中称此移位为投影差，投影差也是一起SAR影像变形的因素之一。

引起SAR影像变形的因素很多，其中多数变形可以通过多项式纠正方法得到改正；但是，因投影差引起影像变形很难通过一般的多项式纠正方法进行改正。特别是当倾斜角较大时，投影差引起的影像变形更大，因而一般多项式纠正法很难适用于地形起伏较大地区的SAR影像纠正。

发明内容

要解决的技术问题

在考虑现有技术存在上述问题的情况下，设计了本发明。本发明的目的在于对SAR影像，尤其是地形起伏较大地区的SAR影像实现精确的纠正。

技术方案

为解决现有技术存在的上述问题，本发明提供一种基于多项式的SAR影像正射纠正方法，所述方法包括以下步骤，(1)根据雷达斜距成像的几何关系，计算因地形起伏形成的投影差；(2)对所述计算得到的投影差进行改正；(3)用传统的SAR影像多项式纠正法来改正影响SAR影像的其他因素。

技术效果

通过本发明的基于多项式的SAR影像正射纠正方法，可对地形起伏较大地区的SAR影像进行精确地几何校正，并且本发明的基于多项式的SAR影像正射纠正方法非常易于实现，并能达到相当高的精度。此外，该方法不但适合于星载SAR影像正射纠正，也适合于机载SAR影像的纠正。

附图说明

从对说明本发明的主旨及其使用的优选实施例和附图的以下描述来看，本发明的以上和其它目的、特点和优点将是显而易见的，在附图中：

图1为根据本发明的地形起伏对雷达影像的影响示意图；

图2为根据本发明的SAR影像倾角纠正示意图；

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚，以下，将结合附图对本发明具体实施例方式进行详细描述。

图1为根据本发明的地形起伏对雷达影像的影响示意图；图2为根据本发明的SAR影像倾角纠正示意图。

地形起伏在雷达图像引起的像点位移情况如图1所示。设地面点P上的高程为h，其图像坐标为X_p＝λR，其中λ为成像比例尺，P′是P点在地面基准面上的投影点，其斜距可近似地表达为：

R′≈R+hcosθ