[发明专利]基于正交图像配准的地基合成孔径雷达三维成像方法

说明书

本发明提供了一种基于正交图像配准的地基合成孔径雷达三维成像方法，包括步骤1：控制雷达对目标区域进行水平方向和竖直方向扫描，获得水平孔径雷达SAR图像和竖直孔径雷达SAR图像；步骤2：以水平孔径雷达SAR图像或者竖直孔径雷达SAR图像中的任一图像为基准，将水平孔径雷达SAR图像和竖直孔径雷达SAR图像进行配准处理；步骤3：将配准后的孔径雷达SAR图像合成SAR复图像，获得以雷达环绕的定点为中心的三维坐标信息；步骤4：将步骤3中得到的三维坐标信息进行目标区域的三维重建，形成三维图像。本发明中的方法对雷达所获取的数据要求较低，在成像过程中无需要复杂的算法，克服了传统合成孔径雷达三维成像技术的局限，使得三维成像更加准确简便。

技术领域

本发明涉及地基合成孔径雷达三维成像处理技术，具体地，涉及基于正交图像配准的地基合成孔径雷达三维成像方法。

背景技术

合成孔径雷达(SAR)三维成像技术是SAR二维成像的一种拓展，解决了二维成像在高度维的成像模糊问题，能够对观测区域目标的空间分布进行重建，在地形测绘及环境监测等领域具有巨大的应用潜力，因此引起了越来越多的关注。

目前主流的合成孔径雷达三维成像技术主要有干涉合成孔径雷达(InSAR)、层析合成孔径雷达(TomoSAR)、曲线合成孔径雷达(CLSAR)等方式。其中InSAR技术通过获取同一目标的两幅合成孔径雷达(SAR)图像后，经过一系列的干涉处理得到该目标区域的数字高程图，但需要进行图像配准、去平地效应及实现相位解模糊等，在实现上比较繁琐；TomoSAR利用一定数量的按一定规律分布的雷达天线多次航过获取场景回波数据，获得二维SAR图像联合，在高度上形成等效合成孔径，获得高度维的分辨能力，但其多次飞行成本较高，想在高度维形成大的合成孔径，在实际中是难以做到的；CLSAR利用雷达在方位高度面内沿曲线轨迹运动获取时间空间域数据，通过对其进行处理获得场景的三维图像。该技术具有真正的三维成像能力，对轨迹控制要求严格，同时其方位向观测角有限，限制了分辨能力的提升。

以上传统合成孔径雷达三维成像技术都有各自的局限，本发明中所提出的基于正交图像配准的合成孔径雷达三维成像实现技术对获取的数据要求较低，在成像过程中不需要复杂的算法，从而对实现快速三维成像有着重要的意义。目前没有发现国内或国外同本发明类似技术的说明或报道。可以获取大型桥梁、高层建筑物、大坝等建筑物的三维结构，也能监测山体滑坡、冰川移动、雪崩等灾害，在地形测绘及环境监测领域均有巨大应用潜力。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于正交图像配准的地基合成孔径雷达三维成像方法。

根据本发明提供的基于正交图像配准的地基合成孔径雷达三维成像方法包括如下步骤：

步骤1：控制雷达对目标区域进行水平方向和竖直方向扫描，获得水平孔径雷达SAR图像和竖直孔径雷达SAR图像；

步骤2：以水平孔径雷达SAR图像或者竖直孔径雷达SAR图像中的任一图像为基准，将水平孔径雷达SAR图像和竖直孔径雷达SAR图像进行配准处理；

步骤3：将配准后的水平孔径雷达SAR图像和竖直孔径雷达SAR图像合成SAR复图像，获得以雷达环绕的定点为中心的三维坐标信息；

步骤4：将步骤3中得到的三维坐标信息进行目标区域的三维重建，形成三维图像。

优选地，所述步骤1包括：

相对目标区域建立直角坐标系，使得雷达绕坐标系定点转动扫描目标区域；

当控制雷达绕定点在水平方向扫描时，雷达从水平位置A移动至水平位置B，将雷达扫描获得的数据经过SAR图像处理得到水平SAR图H；

当控制雷达绕定点在竖直方向扫描时，雷达从竖直位置C移动至竖直位置D，将雷达扫描获得的数据经过SAR图像处理得到竖直SAR图V。