[发明专利]一种对于严重几何畸变的SAR图像进行同名点提取的方法

说明书

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域，尤其是一种对于严重几何畸变的SAR图像进行同名点提取的方法。

背景技术

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)是一种主动式二维高分辨成像雷达，其在距离向(波束照射方向)通过发射大时间带宽积的线性调频信号，采用脉冲压缩技术来获取高分辨率，在方位向(平台运动方向，通常与距离向垂直)利用目标和雷达的相对运动形成的轨迹来构成一个合成孔径来取代庞大的阵列实孔径来获取高分辨率。干涉SAR(Interferometric SAR，InSAR)是指利用两部或多部不同位置处的SAR对同一场景进行观测，并通过数据的后处理获取场景的高程信息。由InSAR系统的回波数据获取场景数学高程模型(Digital Elevation Model，DEM)的主要步骤包括运动补偿、成像、配准、滤波、相位解缠、干涉定标、高程反演。

InSAR数据处理中，干涉参数(基线长度、基线角和干涉相位偏置)直接影响最终获取DEM的精度。这需要在各景中实地布放足量且分布合理的地面控制点(Ground Control Points，GCPs)来对它们进行标定。而在大区域地形测绘时，机载InSAR系统通常采取分若干条带获取数据，每条带分若干场景进行处理的方式来作业。这使得在作业过程中实地布放足量且分布合理的GCPs工作量大、作业效率低；而且野外采集GCPs受地形条件限制，存在某些测区如荒山、沼泽等难以实现GCPs布放。因此需要充分利用相邻影像之间具有同一地理位置特征的同名点(Tie Points，TPs)，并联合少量GCPs，对测绘区域内所有景数据的干涉参数进行联合标定。在这过程中，TPs的自动提取显得尤为重要。

SAR的侧视成像模式和相干成像机理使得自动提取TPs较为困难。首先，相邻场景重叠区域的成像视角差异，造成重叠区影像存在灰度不一致、旋转变形、尺度缩放以及仿射变形；其次，同一分辨单元内各散射点随机散射信号相互叠加产生的相干斑噪声，降低了图像的质量，掩盖了图像的细节结构，很大程度上影响SAR影像的特征提取。

TPs的提取分为两类：同航带相邻场景和同航向相邻航带。其中，同航带相邻场景属于同一飞行航迹，成像几何如图1(a)所示。相邻场景的重叠区域是同一数据经过成像处理获得，只是处理时的理想运动轨迹不一致造成其存在较小的尺度缩放、角度缩放及仿射变形等，因此同名点提取相对来说较为容易。

同航向相邻航带属于两次飞行航迹，成像几何如图1(b)所示。重叠区位于航带I的远距端，航带Ⅱ的近距端。SAR侧视成像几何和斜距投影使得重叠区在航带Ⅱ的地距采样间隔大于航带I，例如重叠度50％，近、远距和中心视角分别为30°，60°和45°，此时重叠测区在两航带的地距分辨单元满足关系，进而造成相邻影像重叠区的几何畸变差异不一致(如图1(c)所示)。图1(c)中，SAR影像的近距压缩效应使得重叠测区等地距间隔摆放的9个圆点在两幅影像的几何畸变(距离向)不一致；当两航带的重叠范围非常小(小于15％)时，该局部几何畸变将更加显著，这使得难以在原始图像上直接提取同名点。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的问题，提供一种对于严重几何畸变的SAR图像进行同名点提取的方法。该方法能够提取由于重叠区域较小导致几何畸变严重不一致的同航向相邻条带问的同名点。

本发明所提出的一种对于严重几何畸变的SAR图像进行同名点提取的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤S1，根据IMU/GPS记录的载机航迹信息及飞行前测量的天线初始安装姿态信息，确定同航向相邻航带的照射区域位置信息；

步骤S2，对于重叠区域较小的两幅同航向相邻航带SAR图像，根据所述位置信息计算具有重叠区域的所述同航向相邻航带SAR图像的重叠位置，并对所述同航向相邻航带SAR图像进行裁剪，得到对应的图像I，即整个成像场景的远距端图像，和图像II，即整个成像场景的近距端图像；

步骤S3，根据图像I和图像II的构像几何信息及斜距关系，将所述图像II仿射变换到图像I的斜距坐标系下得到图像IV；

步骤S4，对图像I和图像IV进行候选同名点的提取；

步骤S5，以相干系数图为导引对候选同名点进行筛选剔除；

步骤S6，将经筛选剔除后得到的同名点在图像IV上的坐标根据步骤S3的映射关系逆映射至图像II上，得到重叠区域图像I和图像II的同名点坐标。