[发明专利]一种顾及地形的山区SAR图像输电塔架检测方法

说明书

本发明公开了一种顾及地形的山区SAR图像输电塔架检测方法，包括以下步骤：对于原始的单极化SAR图像集，计算其对应的平均雷达功率图像；同时借助外部高程数据，生成距离向坡度角图像；估算平均雷达功率和距离向坡度角的数量关系，利用得到的关系模拟地形相关的功率影像；将模拟功率影像与真实功率图像做差，得到减弱地形影响后的雷达功率影像；在减弱地形影响后的雷达功率影像上对目标进行双参数恒虚警检测，得到二值图像；对二值图像进行目标像素聚类分析，并根据线性排列特征进行提取。本发明通过高程数据模拟幅度图像有效地消除了地形在单极化SAR影像中的影响，突出了地物目标，利用线性提取和聚类算法提高了检测的准确率。

技术领域

本发明涉及合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)图像目标检测方法，尤其涉及一种顾及地形的山区SAR图像输电塔架检测方法。

背景技术

合成孔径雷达是一种主动式成像雷达，它能全天时全天候的对目标进行观测，具有较高的分辨能力，遥感范围广且具有一定的穿透能力。随着遥感技术的不断发展，SAR技术被广泛地应用于军事和民用的多个领域。近年来，随着SAR图像数据的广泛获取并被普遍使用，SAR图像信息提取成为研究的热点。目标检测作为SAR图像信息提取中的关键技术环节也得到了蓬勃的发展。

然而SAR图像由于受相干斑噪声的干扰，地物边界模糊，同时由于SAR系统采用侧视成像的方式，在地势起伏大的山区，SAR图像会产生透视收缩、叠掩、阴影等严重发几何形变现象，SAR图像的解译比较困难，如何抑制SAR图像中的地形的影响成为SAR图像山区目标检测技术的重要前提。利用DEM模拟地形相关功率的方法不仅能有效的校正SAR影像的几何畸变，还能通过做差突出地物及目标信息，增加目标检测的精度，同时降低检测结果中的虚警率。

输电塔架是电气设施中最重要的基础设施之一，其运行状态决定着整个电网的运行稳定和安全，对其进行目标检测具有重要意义。目前，在利用遥感影像进行输电塔架的检测识别方面，国内外研究工作主要利用单一时相多极化或全极化SAR图像恒虚警检测的方法对电力塔架进行识别，研究区域也大多在平坦空旷的区域，对于更容易获取的单极化SAR数据，以及针对复杂背景的山区环境，尚未提出一种利用高程数据减弱地形影响的单极化SAR图像进行山区输电塔架目标检测的方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的实施例提供了一种顾及地形的山区SAR图像输电塔架检测方法，包括以下步骤：

步骤1：根据原始的SAR图像集，计算相对应的平均雷达功率图像；

步骤2：将高程数据转换到雷达坐标系下，计算距离向坡度角图像；

步骤3：估算平均雷达功率和距离向坡度角的数量关系，利用得到的关系模拟地形相关的功率影像；

步骤4：将模拟功率影像与真实功率图像做差，得到减弱地形影响后的雷达功率影像；

步骤5：在减弱地形影响后的雷达功率影像上对目标进行双参数恒虚警检测，得到二值图像；

步骤6：对二值图像进行目标像素聚类分析，并根据线性排列特征进行提取。

进一步，所述步骤1中，第i个像元平均功率图像的计算公式为：

式中：Real_ki代表第k幅单极化SAR图像实部的像元值，Imag_ki代表第k幅单极化SAR图像虚部的像元值，N为单极化SAR图像集的影像数量，P_i代表第i个像元对应的平均功率图像像元值。

进一步，所述步骤2中，将高程数据的某点P转换到雷达坐标系下的计算公式为：