[发明专利]基于单应变换的SAR几何校正方法

说明书

本发明提出了一种基于单应变换的SAR几何校正方法，用以解决现有技术难以对待校正SAR图像在与成像平面垂直的空间纵深上产生的几何形变进行校正的问题。实现步骤为：获取参考SAR图像和待校正SAR图像；获取参考SAR图像的匹配特征点集合和待校正SAR图像的匹配特征点集合；计算待校正SAR图像的匹配特征点集合到参考SAR图像的匹配特征点集合的单应变换矩阵；获取待校正SAR图像的几何校正结果。本发明通过单应变换对待校正SAR图像进行几何校正，避免了因平台姿态和天线伺服存在抖动给几何校正精度带来的影响，有效地提高了几何校正精度。可用于条带SAR模式下SAR图像的拼接与融合。

技术领域

本发明属于雷达技术领域，涉及一种SAR几何校正方法，具体涉及一种基于单应变换的SAR几何校正方法，可用于条带SAR模式下SAR图像的拼接与融合。

背景技术

SAR作为一种主动式对地观测系统，具有全天候、全天时、高分辨率的成像特点，能够在不同极化方式、不同波段以及不同视角条件下获得感兴趣地面区域的观测数据。近年来，它被广泛地应用到国防、经济、农业以及环境监测等众多领域中。随着SAR技术的不断发展，特别是在条带SAR模式下，通常需对每个合成孔径中录取的数据分别进行成像处理，再对所得到的多幅SAR图像进行综合分析。然而，所观测区域的地形起伏、载机飞行状态的不稳定等因素，往往会造成SAR图像存在一定的几何形变，从而对SAR图像拼接、融合等后续处理形成障碍。

目前，SAR图像几何校正的方法可分为两类，一类是利用SAR成像几何构型，并结合全球定位系统和数字高程模型，通过重采样的方法将多幅SAR图像在同一个地面参考系下重建，以此来完成几何校正。然而，此类方法在实施时，依赖SAR成像几何构型，而决定SAR成像几何构型的相关参数均由平台携带的惯性测量装置提供，当惯性测量装置的精度较低时，会导致所获取参数的误差较大，进一步导致SAR成像几何构型失配，造成几何校正精度大大降低。因此，另一类以图像处理的方式来进行几何校正的方法应运而生，它的基本思路是选取参考SAR图像和待校正SAR图像，对两者进行特征匹配，并建立两者之间的图像变换模型，再通过匹配特征估计变换模型参数，从而以图像变换的形式完成几何校正。由于整个过程为自适应处理，并不需要SAR成像几何构型的相关参数介入，从而有效地消除了测量误差的影响。然而，此类方法的关键问题在于对待校正SAR图像相对于参考SAR图像的几何形变进行定性定量的描述，进而确立变换模型，估计模型参数，实施图像变换，完成几何校正。因此，描述量的准确与否决定了几何校正精度的好坏。现有技术中通常将几何形变描述为平移量、旋转角和尺度因子，以此构建仿射变换模型，通过仿射变换实现对待校正SAR图像的几何校正。

例如申请公布号为CN106780309A，名称为“一种合成孔径雷达图像拼接方法”的中国专利申请，公开了一种基于仿射变换的SAR几何校正方法，该方法通过对两幅SAR图像进行特征匹配，并建立两者之间的仿射变换模型，通过最小二乘法从匹配特征中计算出仿射变换所用的平移量、旋转角和尺度因子，进一步对待校正图像进行仿射变换，有效地补偿了待校正SAR图像相对于参考SAR图像的平移量、旋转角和尺度因子，实现了SAR图像的几何校正。然而，在实际SAR对地观测时，由于平台姿态在横滚维上的抖动和天线伺服在俯仰维上的抖动，会导致对地观测时下视角的变化，从而造成所获取SAR图像在与成像平面垂直的空间纵深上产生几何形变，而该方法采用的仿射变换模型只能对SAR图像在成像平面上的几何形变进行校正，因此，当SAR图像在与成像平面垂直的空间纵深上存在较大的几何形变时，该方法并不适用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷，提出了一种基于单应变换的SAR几何校正方法，用以解决现有技术中存在的几何校正精度较低的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案包括如下步骤：

(1)获取参考SAR图像I₁和待校正SAR图像I₂：