[发明专利]一种基于三维网格投影的多角度SAR高程测量方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于三维网格投影的多角度SAR高程测量方法，该方法包括在多角度SAR图像序列中选定主图像；对主图像中每一像素，搜索目标高程对多角度SAR图像序列进行几何配准，确定各辅图像配准偏移量；根据配准偏移量获取多角度SAR图像序列；计算联合相关系数，得到联合相关系数随目标高程的变化关系；通过优化使联合相关系数取最大值时的搜索目标高程实现目标的高程测量。本发明能够实现单轨多角度SAR目标高程信息获取，可应用于军事目标详查、测绘等。

技术领域

本发明涉及一种基于三维网格投影的多角度SAR高程测量方法，属于星载合成孔径雷达探测技术领域。

背景技术

星载合成孔径雷达具有全天时、全天候工作的特点，是空间对地观测的一种有效手段。在单次过境期间，星载SAR系统利用波束方位扫描目标，扫描角度范围可达±45°，观测时间可达数百秒，可等效为利用三维曲线天线阵列对目标进行多方位角观测以便获取目标的三维几何信息。利用多方位角观测获取的目标三维几何信息可进一步用于对目标的超分辨率成像和高精度定位，实现场景精细化描述，具有重要的应用价值。

对于建立数字高程模型，通过对多角度SAR图像序列成像几何特性的分析可知，当SAR图像间方位夹角比较大时几何配准误差对目标高程误差非常敏感。因此可以先通过对方位夹角比较大的两幅SAR图像进行几何配准，将两幅SAR图像精确配准的假定目标高程作为目标高程。如果可以精确判断SAR图像是否配准，则可以精确测量目标高程。在实测数据处理中常用的配准判据为SAR图像间的相干系数或相关系数。由于多方位角SAR图像间没有相干性，因此采用SAR图像间相关系数作为配准判据。然而当SAR图像间方位夹角比较大时图像间相关性比较低，利用相关系数作为配准判据配准精度非常差，导致高程测量精度非常差。

何峰等人在文章《曲线合成孔径雷达三维成像研究的进展与展望》(文章编号：2095-283X(2015)02-0130-06)中利用最小化非线性最小二乘代价函数得到关于目标的3维特征，提出了RELAX算法、降维RELAX算法和自聚焦RELAX算法。然而该方法的不足之处是：该方法基于回波数据与散射目标系数间的傅里叶变换关系，通过3维FFT实现，但由于多角度SAR数据在高度维是稀疏的，通过傅里叶变换实现三维成像后，会存在模糊的现象。匡辉等人在文章《多方位角多基线星载SAR三维成像方法研究》(文章编号：2095-283X(2018)06-0685-11)中提出通过融合不同方位角下获取的3维点云减少遮挡区域，提升星载SAR信息获取能力。该方法的不足之处是：其需要多次航过信息，成本较高。

发明内容

本发明的技术解决问题是：针对SAR图像间方位夹角比较大时利用相位信息无法得到高精度高程信息问题，提供一种基于三维网格投影的多角度SAR高程测量方法,利用多方位角观测投影关系提取目标的真实高程。

本发明的技术解决方案是：

一种基于三维网格投影的多角度SAR高程测量方法，包括如下步骤：

(1)在多角度SAR图像序列中选定主图像；

(2)对主图像中每一像素，搜索目标高程对多角度SAR图像序列进行几何配准，确定各辅图像配准偏移量，并对各辅图像进行插值处理获取几何配准后多角度SAR图像序列；

(3)针对每一搜索目标高程，利用步骤(2)获取的几何配准后多角度SAR图像序列，计算联合相关系数，得到联合相关系数随搜索目标高程的变化；

(4)选择使联合相关系数取最大值时的搜索目标高程作为该目标的测量高程。

进一步的，对于多角度SAR图像序列选择方位角为0°时的SAR图像作为主图像。

进一步的，所述步骤(2)对主图像中每一像素，搜索目标高程对多角度SAR图像序列进行几何配准，具体为：

(2.1)将主图像像素划分为参考格网点和非参考格网点；