[发明专利]一种SAR图像二次散射特征模拟方法

权利要求书

1.一种SAR图像二次散射特征模拟方法，具体步骤为：1)利用建筑物目标的三维模型构建三维成像场景；2)对三维成像场景中每一个三角面元赋予不同的微波散射属性；3)利用射线追踪算法模拟电磁波与建筑物目标之间的相互作用过程，生成模拟回波信号；4)将形成的模拟回波信号映射到SAR图像平面，生成二次散射特征图像。

2.如权利要求1所述的SAR图像二次散射特征模拟方法，其特征在于，步骤1)所述的利用建筑物目标的三维模型构建三维成像场景是利用建筑物目标的三维模型通过3ds Max、SketchUp等CAD软件来构建三维成像场景，以三角面元为其最小基元，每一个三角面元可表示为i＝1，2，3，…，N_tri，其中，和分别是第i个面元F_i对应的三个顶点，N_tri为三角面元总数。

3.如权利要求1所述的SAR图像二次散射特征模拟方法，其特征在于，步骤2)对三维成像场景中每一个三角面元赋予不同的微波散射属性，微波散射属性包括表面粗糙度和介电特性，具体过程为：粗糙度主要影响表面散射特性，散射能量为随着散射角γ增大而减小，不同粗糙度程度下，减弱趋势不一样，可以用粗糙度参数a进行控制，粗糙度可以分为粗糙、中等粗糙和光滑三种类型，粗糙度参数a分别为10，1和0.1；三维成像场景中所有面元的粗糙度属性表示为{a_i}，i＝1，2，3，…，N_tri；其中，散射角是散射方向与菲涅尔反射方向的夹角，如图2所示，为入射方向，为菲涅尔反射方向，为散射方向，∠BOC为散射角；介电特性主要是影响表面反射信号与入射信号的比值，即反射率大小，可以分为强、中等、弱介电特性，反射率ρ分别为0.8，0.4和0.2；三维成像场景中所有面元的介电特性表示为{ρ_i}，i＝1，2，3，…，N_tri。

4.如权利要求1所述的SAR图像二次散射特征模拟方法，其特征在于，步骤3)中成像条件包括成像入射角θ，图像分辨率Δ，SAR卫星天线中心的高度为H_s，三维成像场景在y方向上的范围Y_max；其中，Y_max为图3中位于o-xyz坐标系下三维成像场景在y方向的范围。

5.如权利要求1所述的SAR图像二次散射特征模拟方法，其特征在于，步骤3)中对于每一个电磁波信号，利用射线追踪算法模拟天线发射的电磁波及其与三维成像场景的两次相互作用后返回雷达天线的电磁波信号，具体过程为：首先，对于SAR天线发射的每一根电磁波信号，都可以表示为从天线发射的方向为的一条射线具体表达式为t≥0，其中，然后，计算射线与三维成像场景的相交过程，生成各个角度的散射信号对应的第一次散射射线集合接着，对中的每一个射线，计算其与三维成像场景的相交过程，生成各个角度的散射信号对应的第二次散射射线，将所有第二次散射射线组合成集合

6.如权利要求5所述的射线与三维成像场景的相交过程，其特征在于，对任意射线如果满足t＝t_in，使得在三角面元内，则判定该条射线与三角面元F_i相交与点该射线的追踪距离r₁＝t_in，能量大小为s₁；否则，该条射线与三维成像场景不相交。

7.如权利要求5所述的生成各个角度的散射信号对应的第一次散射射线集合的过程，其特征在于，对于射线与三角面元F_i相交于点的情况，散射射线是以点为起点的射线集合，其方向由两个角度决定，δ取值范围为-90～90°，间隔2°，取值范围为0～360°，间隔2°；散射信号的能量大小s₁₂不仅与三角面元F_i的介电特性有关，还与散射角γ有关，具体计算公式所有散射射线组成集合

其中，散射角γ的计算过程为：菲涅尔反射方向在入射线与相交三角面元F_i表面法向量构成平面内，菲涅尔反射方向其中，表示矢量与的点乘；三角面元法线向量的计算方法如图4所示，任意三角面元其法线向量其中×运算为向量叉乘，|·|为向量取模运算；散射信号的方向为