[发明专利]基于圆迹合成孔径雷达二维图像的输电线高程提取方法

说明书

技术领域

本发明涉及雷达信号处理领域，尤其涉及一种基于圆迹合成孔径雷达二维图像的输电线高程提取方法，用于获取实际输电线高程，进而获取聚焦好的输电线二维图像。

背景技术

圆迹合成孔径雷达是一种雷达围绕目标进行360度圆周飞行的合成孔径成像模式，理论上不仅具有亚波长级的二维地距分辨率，而且具有一定的三维成像能力。圆迹合成孔径雷达的独特优势使其在高分辨率和三维成像等应用领域具有重要的意义。

圆迹合成孔径雷达模式下，二维图像包含了目标的三维信息。当成像平面高度和点目标高度不一致时，点目标将散焦成圆环，圆环半径与雷达下视角、目标高度有关。在此基础上，Palm等人推导了两个不同方位角下目标二维图像的像素偏移量、雷达方位角、下视角和目标高度之间的关系。通过图像配准方式获取了都市建筑物在不同方位角下的二维图像的像素偏移量，并进一步结合雷达方位角和下视角，提取了建筑物的高程(Stephan Palm，Helene M.Oriot，Hubert M.Cantallouble，“Radargrammetric DEM Extraction Over Urban Area Using Circular SAR Imagery”，IEEE Transaction on Geoscience and Remote Sensing，2012，50(11)：4720-4725)。然而，此种高程提取方法不适用于线状目标，原因是难以实现线状目标二维图像的配准。

输电线对人们生活和社会经济发展具有非常重要的意义。由于实际输电线的有限方位散射特性，常规条带模式下，若飞行轨迹不合理，则输电线有可能无法被检测到；而圆迹合成孔径雷达模式下，实际输电线不仅能够被检测到，而且能实现二维成像。进一步地，若能利用圆迹合成孔径雷达二维图像获取实际输电线的高程，则将有助于获得聚焦的输电线二维图像，进而获取实际输电线的分布和朝向等信息。

发明内容

本发明目的是提供一种基于圆迹合成孔径雷达二维图像的输电线高程提取方法，利用实际输电线的高程进行二维成像，能够获得聚焦好的实际输电线二维图像。

为达到上述目的，本发明提供一种基于圆迹合成孔径雷达二维图像的输电线高程提取方法，该方法的步骤包括：

步骤S1：构建各处等高的理想输电线高度与单通道圆迹合成孔径雷达的方位角、下视角，以及成像平面高度之间关系的理想输电线高度模型；

步骤S2：选取一个高于或低于实际输电线高度的成像平面，对各处非等高但高度变化小于实际输电线平均高度10％的实际输电线，进行圆迹合成孔径雷达二维成像；

步骤S3：根据各处等高的理想输电线高度模型，从圆迹合成孔径雷达二维图像中提取实际输电线的高程初始值；

步骤S4：获取一系列实际输电线在不同位置处聚焦的二维图像，以聚焦好的位置处的高度作为样本进行曲线拟合，得到整条实际输电线的高程。

本发明的有益效果是：

本发明中构建各处等高的理想输电线高度与单通道圆迹合成孔径雷达的方位角、下视角，以及成像平面高度之间关系的理想输电线高度模型，解决了圆迹合成孔径雷达模式下，线状目标难以通过图像配准方法实现高程提取的问题；

本发明根据理想输电线高度模型，从圆迹合成孔径雷达二维图像中提取实际输电线的高程初始值，解决了圆迹合成孔径雷达模式下，难以从单幅二维图像中获取实际输电线的高程问题；

本发明中获取一系列实际输电线在不同位置处聚焦的二维图像，以聚焦好的位置处的高程作为样本进行曲线拟合，得到整条实际输电线的高程，解决了难以获取随地面高程变化的实际输电线高程问题；

此外，利用实际输电线高程，能够获得聚焦的实际输电线二维图像，进而获取实际输电线的分布和朝向等信息。

附图说明

图1是本发明中基于圆迹合成孔径雷达二维图像的输电线高程提取方法的流程图；

图2是单个点目标在不同聚焦平面上的二维成像示意图；

图3是圆迹合成孔径雷达模式下各处等高理想输电线的二维成像示意图；

图4是本发明提取实际输电线高程初始值的流程图；

图5是本发明获取整条实际输电线高程的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步地详细说明。

请参阅图1示出了本发明基于圆迹合成孔径雷达二维图像的输电线高程提取方法的流程图。该方法具体实现步骤如下：