[发明专利]基于RD平面像素映射的SAR图像实时几何校正方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于RD平面像素映射的SAR图像实时几何校正方法及系统，包含RD成像平面与地距平面的映射对应和地距像素尺度确定两部分方法。该方法利用SAR雷达成像原理计算原始RD成像平面中的距离采样间隔及方位多普勒采样间隔，计算原始成像结果RD平面像素坐标，进而通过成像几何关系推算出实时SAR成像结果各像素的地距位置坐标。同时在像素地距网格定位过程中，利用地距位置坐标实现了地距像素尺度调整。本发明可应用于实时SAR成像系统中，可实现处理过程简单、实时性较强的图像几何校正、解决了实时机载/弹载SAR场景匹配系统输入图像的几何校正难题。

技术领域

本发明属于遥感、制导领域的图像处理技术领域，尤其涉及一种基于RD平面像素映射的SAR图像实时几何校正方法及系统。

背景技术

对于实时SAR景象匹配系统，其基准图像大多是由星载或机载图像传感器获取的正下方地面目标特征。而由于实时SAR雷达成像平台在大前斜视RD平面的成像原理，导致成像结果较正下视基准测绘图像产生了明显的斜地几何畸变，且由于雷达实时姿态不同导致成像结果像素尺度也有所变化，这两种变化严重制约了SAR景象匹配系统的匹配概率与精度。为了解决上述矛盾，通常采用两种方法：一种是依赖与图像对应的DEM信息，通过成像几何三角函数关系实现图像几何校正；另一种方法是利用点扩展函数旁瓣的非对称特性，构造一种新的二维Sinc插值函数，用于大前斜SAR图像的几何校正。

利用图像对应的DEM信息进行几何校正，使得SAR实时成像系统需要庞大的DEM数据支撑，或利用SAR测高等手段对成像地区进行高精度的测量以获取精准的高程数据。虽然基于DEM的几何校正方法可以精确还原由SAR高度遮掩带来的成像失真，但应用于实时SAR景象匹配系统并不实际。采用类似点扩展原理的像素插值几何校正方法具有不需要DEM信息且精度较高的优点，但运算量较大庞大，对于N×N像素的图像往往需要N²次的二维插值，工程应用中实时性较差。采用基于RD平面像素映射的方法是是解决上述问题的另一种有效途径。通过文献检索，多篇专利文献和非专利文献中对像素映射方法在SAR几何校正中的应用进行了描述。

专利文献(基于薄板样条插值的非线性SAR图像几何校正方法，CN201610948742.6)提出了一种基于薄板样条插值的非线性SAR图像几何校正方法，该种方法无需二维插值及DEM信息，但该种方法需要利用基准图与实时图的特征点匹配算法得到图像的非线性映射关系，实现对实时图的精确几何校正，主要应用于对固定地点测绘成像的雷达系统。专利文献(一种新的星载SAR图像几何校正方法，CN201610300936.5提出了一种星载SAR图像几何校正方法，该算法建立数字高程模型控制点网格，并采用RD模型计算图像位置，采用最小二乘法求解模型参数，最终逐点计算RD平面网络点在地距网格位置完成校正。该方法建立了数字高程模型控制点网格结合RD模型进行像素映射，且该专利中对星载使用场景做出了明确限定，限制了其应用范围。

非专利文献(俯冲弹道前斜视SAR图像几何校正算法研究，刘高高)根据雷达俯冲运动特点，使用高阶逼近模型建立了SAR的回波模型，然后分析俯冲弹道前斜视SAR的几何关系，利用矢量表达式建立了斜距与地距图像的像素关系，但此种利用多项式参数拟合的较真方法多元函数求解复杂度较高，误差较大。非专利文献(未知DEM下的机载SAR图像几何校正方法研究，卜彦龙)提出一种适用于机载环境且无需DEM信息的SAR图像几何校正方法，但提出的几种方案模型均需要不同的先验信息支撑，不可独立完成为对SAR图的几何校正。非专利文献(引入坐标映射原理的弹载SAR图像几何校正算法，叶晓明)提出了针对针载SAR下降段利用采用频谱分析实现RD平面与地平面像素映射的几何校正方法，该方法计算简便但精度严重依赖于平台高度信息，由惯性导航设备提供的平台高度抖动将引起地距校正结果的较大失真。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于RD平面像素映射的SAR图像实时几何校正方法及系统，能够对SAR图像的实现高实时性、无需DEM信息的高精度几何校正处理。