[发明专利]圆迹SAR子孔径图像序列联合相关DEM提取方法

说明书

本发明公开的一种圆迹SAR子孔径图像序列联合相关DEM提取方法，解决了利用圆迹SAR子孔径图像序列提取观测场景地形高程模型的问题。实现步骤是：获取CSAR子孔径图像序列；将CSAR子孔径图像序列向三维空间投影；对无几何形变的CSAR子孔径图像序列进行分组；利用联合相关系数提取每段分组圆弧的观测场景地形高程模型DEM；融合不同段分组圆弧观测场景地形高程模型DEM获取全方位DEM。本发明通过向三维格网投影校正几何形变，消除几何形变对相关性的影响，提高了CSAR子孔径图像序列间的相关性；以联合相关系数作为测度函数，其最大时对应的高度值作为分组圆弧的DEM，显著提高了DEM提取精度，观测场景定位更精确，用于圆迹SAR模式下直接获取观测场景DEM。

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，特别涉及利用圆迹合成孔径雷达(syntheticaperture radar,SAR)子孔径图像序列提取观测场景地形高程模型(digital elevationmodel,DEM)，具体是一种圆迹SAR子孔径图像序列联合相关DEM提取方法，可用于在圆迹SAR模式下直接获取观测场景DEM。

背景技术

目前，合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)获取观测场景地形高程模型(digital elevation model,DEM)主要通过两种技术途径：雷达立体摄影技术和雷达干涉测高技术。基于不同雷达下视角下获取的两幅SAR图像，雷达立体摄影利用视差提取目标高程，而雷达干涉测高技术利用相位差提取目标高程。由于单一照射方向获取的SAR图像存在叠掩和阴影区域，导致利用雷达立体摄影技术和雷达干涉测高技术均无法获取观测场景全方位地形高程模型DEM。圆迹SAR(circular SAR,CSAR)作为一种新体制SAR模式，其成像模型如图2(a)和2(b)所示，相比于常规直线轨迹SAR，圆迹SAR平台以观测场景为中心作360°圆周运动，波束始终照射同一地面场景，形成圆形合成孔径，实现对目标场景的全方位观测。CSAR具有高平面分辨率、三维重建能力和360°全方位多角度观测能力，因此，利用CSAR可以提取观测场景全方位DEM。现有的基于CSAR子孔径图像序列的DEM提取方法的具体实现步骤是：(1)将360°圆环划分为多段分组圆弧，每段分组圆弧划分为多个子孔径，对CSAR子孔径回波进行聚焦成像处理，获取CSAR子孔径图像序列；(2)针对每段分组圆弧，利用分组圆弧内CSAR子孔径图像序列间的相关性估计观测场景DEM，选出中心CSAR子孔径图像，利用分组圆弧内各CSAR子孔径图像与中心CSAR子孔径图像间相关系数的和值作为测度函数，每段分组圆弧提取一幅DEM，由于叠掩和阴影的影响，不同段分组圆弧提取的DEM中存在不同的无效高程值区域，融合不同段分组圆弧DEM获取全方位DEM。或者利用分组圆弧内各CSAR子孔径图像与中心CSAR子孔径图像间的相关系数分别作为测度函数，获取多幅DEM后进行平均，最终获取一幅DEM，得到观测场景的高程信息。以分组圆弧内各CSAR子孔径图像与中心CSAR子孔径图像间相关系数的和值作为测度函数的DEM提取方法称为和相关法。对每段分组圆弧而言，现有的基于CSAR子孔径图像序列的DEM提取方法只利用了各CSAR子孔径图像与中心CSAR子孔径图像之间的相关性信息，其他CSAR子孔径图像对之间的相关性信息没有充分利用，导致DEM提取精度不高，则场景中目标的定位精度不高，适用性和实用性较弱。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种显著提高DEM提取精度的圆迹SAR子孔径图像序列联合相关DEM提取方法。

本发明是一种圆迹SAR子孔径图像序列联合相关DEM提取方法，其特征在于，包括有如下步骤：

(1)获取CSAR子孔径图像序列：根据圆迹SAR对观测场景成像分辨率的要求确定子孔径方位角宽度，将圆迹SAR的360°圆环形航迹均匀划分，划分得到的每一段圆环形航迹称为子孔径，利用后向投影算法对各子孔径获取的雷达回波进行聚焦成像处理，得到CSAR子孔径图像序列；