[发明专利]一种基于圆迹SAR数据的角度维散射信息提取及表征方法

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SAR数据的角度维散射信息提取和表征方法，具体包括散射方向、散射相干角和散射幅度的信息提取，以及上述三种角度维散射信息的色彩编码方法。

背景技术

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，简称SAR)是一种主动微波遥感手段，具有获取二维高分辨图像的能力。与光学遥感相比，SAR自带辐射源，且信号传播几乎不受水汽云层影响，具有全天时全天候的对地观测能力；SAR工作波长远大于光波，其信号对地表和植被的穿透深度、以及对散射体的散射机理不同于光学信号，具有与光学手段相互补充的信息获取能力。这些特点使SAR在环境保护、灾害监测、海洋观测、资源勘察、精细农业、地质测绘、政府公共决策等方面有着广泛的应用，目前已成为高分辨率对地观测的重要手段之一。

圆迹SAR是近年来提出并发展起来的一种SAR精细观测模式，通过传感器平台的圆周运动，获取被观测场景360°全方位信息。圆迹SAR数据中蕴含着比常规直线SAR更丰富的信息：1)圆迹SAR对散射体的观测具有更大的相干累积角，能够实现更高的分辨率；2)不同于常规直线SAR的斜距面数据获取几何，圆迹SAR随着平台速度方向的变化，数据采集平面不断改变，能够实现对观测场景的三维重建；3)圆迹SAR的全方位观测不仅能有效减小常规直线SAR小角度观测几何下固有的阴影现象，更重要的是，还能够获得照射场景中散射体随方位角变化的后向散射信息，对于更深入地理解散射体的散射特性，提高目标识别精度具有重要意义。

基于上述独特优势，圆迹SAR在对地观测领域具有鲜明的应用潜力，一经提出便受到广泛的关注。2004年开始，法宇航、德宇航以及中科院电子所等研究机构相继利用机载试验平台开展了圆迹SAR飞行试验。2007年，法国宇航局利用SETHI机载SAR系统获取的X波段圆迹SAR数据反演得到了某城区的数字高程模型，精度达2m(参见Radargrammetric DEM Extraction Over Urban Area Using Circular SAR Imagery，IEEE Trans.Geoscience and Remote Sensing，vol.50，iss.5，pp.1329-1339，April2012.)；2011年，德宇航利用E-SAR机载系统获得了L波段全极化高分辨圆迹SAR正射图像(参见Processing of circular SAR trajectories with fast factorized back-projection，”in Proc.IEEE International Geoscience&Remote Sensing Symposium，Vancouver，Canada，2011，pp.3692-3695.)，同年，中科院电子所利用自主研发的机载SAR系统获得了P波段全极化高分辨圆迹SAR正射图像(参见Airborne Circular SAR Imaging：Results at P-band”，in Proc.IEEE International Geoscience&Remote Sensing Symposium，Munich，2012，pp.5594-5597；圆迹SAR成像技术研究进展，雷达学报，Vol.1，No.2，2013，pp.124-135.)。

美国俄亥俄州立大学和法宇航都初步尝试了散射体的散射方向信息提取(参见Sparse Signal Methods for3D Radar Imaging；以及High Resolution SAR Imaging Along Circular Trajectories，Geoscience and Remote Sensing Symposium，Barcelona，2007，pp.850-853.)，并用颜色来表征散射方向，实测圆迹SAR数据和电磁仿真数据的处理都证明了散射体散射的方向性，但这些研究还是较为初步的，圆迹SAR数据中蕴含的角度维其他散射信息还没有得到充分挖掘，且采用的颜色编码代表的信息也较单一，仅表征了散射方向。

发明内容

为了更充分地挖掘圆迹SAR数据中角度维散射信息，并对提取的信息进行直观表征，本发明提供一种基于圆迹SAR数据的角度维散射信息提取及表征方法，该方法能够从圆迹SAR数据中提取照射场景中散射体的散射方向、散射相干角和散射幅度信息，并通过HSI彩色编码将上述信息在一幅图像中直观表征。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：