[发明专利]一种基于几何匹配的升降轨星载SAR三维成像方法及装置

说明书

本公开提供了一种基于几何匹配的升降轨星载SAR三维成像方法，包括：获取SAR升轨图像和降轨图像；根据升轨图像和降轨图像对应的成像几何，得到升轨图像中第一场景中心点与降轨图像中第二场景中心点的尺度因子；将升轨图像和降轨图像分别进行特征提取、图像分割、二值化及形态学处理，分别得到升轨图像的轮廓特征和降轨图像的轮廓特征；将升轨图像的轮廓特征与降轨图像的轮廓特征进行特征匹配，得到升轨图像与降轨图像的特征偏移量；根据尺度因子及特征偏移量，得到地物目标的三维成像图。本公开还提供了一种基于升降轨几何匹配的星载SAR三维成像装置、电子设备、存储介质及计算机程序产品。

技术领域

本公开涉及合成孔径雷达成像技术领域，具体涉及一种基于几何匹配的升降轨星载SAR三维成像方法、装置、电子设备、存储介质及程序产品。

背景技术

合成孔径雷达（Synthetic aperture radar，SAR）以其全天时、全天候的特点，在对地观测数据的获取中得到了广泛的应用。卫星等航天器搭载的星载SAR具有全球成像能力。它在全球军事侦察、环境遥感、自然灾害监测、行星探测等方面发挥了不可替代的作用。星载SAR采用常规模式，从单侧角度获取SAR图像只能获得目标的有限角度的信息。然而，实际场景中目标的后向散射特性是各向异性的，目标的散射特性随方位角的变化而变化。星载升降轨影像可提供多方位角度的图像，有较为广泛的应用。其中利用升降轨星载SAR图像进行地形提取是一个研究热点。星载升降轨观测几何得到的SAR图像视差明显，基高比大，因此求得的地物的目标点高程精度高。

现有技术中提取地形高程的方法基本上可以分为两类：干涉法和立体像对法。干涉法是利用重轨图像的相位信息提取高程信息，对实验环境和天气的要求很高，而且获得重轨图像周期性较长，不能及时获得观测区域的地形信息。与干涉法相比，立体像对法利用了SAR图像的幅度信息，它最早应用于20世纪50年代，近年来由于高分辨率SAR卫星图像的出现而迅速发展。传统的立体像对技术是通过构建立体视觉模型来计算高度，找到目标点在两幅图像中的同名点求解高度。

然而，由于升降轨获得的星载SAR图像颜色差异较大，同时在升轨图像中阴影在地物目标的一边，在降轨图像中则出现在另一侧，难以实现对单点实现同名点的匹配。目前尚未出现利用升降轨星载SAR图像实现对观测区域地形提取的方法。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本公开实施例提供的一种基于几何匹配的升降轨星载SAR三维成像方法、装置、电子设备、存储介质及程序产品，旨在解决升降轨图像中亮度及形变差异较大，难以进行单点的同名点匹配等技术问题。

本公开的第一个方面提供了一种基于几何匹配的升降轨星载SAR三维成像方法，包括：获取星载SAR的升轨图像和降轨图像；根据升轨图像和降轨图像分别对应的成像几何，得到升轨图像中第一场景中心点与降轨图像中第二场景中心点的尺度因子；其中，尺度因子表征第一场景中心点与第二场景中心点间的偏移量与地物目标高度间的关系；将升轨图像和降轨图像分别进行特征提取及图像分割处理，得到图像分割后的升轨图像和降轨图像；对图像分割后的升轨图像和降轨图像进行二值化及形态学处理，分别得到升轨图像的轮廓特征和降轨图像的轮廓特征；将升轨图像的轮廓特征与降轨图像的轮廓特征进行特征匹配，得到升轨图像与降轨图像的特征偏移量；根据尺度因子及特征偏移量，得到地物目标的三维成像图。

进一步地，将升轨图像的轮廓特征与降轨图像的轮廓特征进行特征匹配，得到升轨图像与降轨图像的特征偏移量，包括：提取升轨图像的轮廓特征与降轨图像的轮廓特征中部分轮廓特征的最小外接矩形；将升轨图像或降轨图像作为参考图像，则将另一幅图中的每个最小外接矩形与参考图像进行特征匹配；根据特征匹配结果，得到升轨图像与降轨图像的特征偏移量。

进一步地，根据特征匹配结果，得到升轨图像与降轨图像的特征偏移量，包括：将每个最小外接矩形与参考图像中的最小外接矩形进行一一匹配计算对应的互相关系数，并选取最大的互相关系数所对应的参考图像中的最小外接矩形作为匹配矩形；计算每个最小外接矩形与其匹配矩形间的特征偏移量，得到升轨图像与降轨图像的特征偏移量。