[发明专利]非高斯海面SAR成像方法

说明书

本发明涉及一种非高斯海面SAR成像方法，包括以下步骤：a、建立三维粗糙海表面模型；b、对三维粗糙海表面模型进行SAR成像；c、根据SAR成像结果生成粗糙度指标。本发明可以区分在一个分辨单元中的单次散射，解决现有技术无法区别单个成像单元单次散射的问题，所生成非高斯粗糙海面时允许更多的自由度，而不只是指定偏度和峰度的不同。

技术领域

本发明涉及一种非高斯海面SAR成像方法。

背景技术

SAR成像中所发射的相干电磁波可使回波相互干涉，使得相干电磁波照射到实际目标时，其散射回来的总回波并不完全由地物目标的散射系数决定，而是围绕这些散射数值产生很大的随机起伏，这种起伏在图像上的反应即为相干斑噪声，其将会使具有均匀散射系数目标的SAR图像并不具有均匀灰度，而是会出现许多斑点。因此，SAR系统数据采集和成像后，在所有均匀介质散射区域(如粗糙海表面)观测到的统计信息均存在散斑，即，SAR图像具有相干斑特性。整个SAR处理过程分为SAR数据获取和成像两个过程。在SAR的数据获取阶段，由于系统带宽的限制，在一个分辨单元中存在多个散射。在SAR的形成处理过程中，受到采样率的限制，一个分辨单元中有多个散射，这些散射在一个分辨单元中形成随机相位。因此，在SAR的形成处理过程中，无法区分单个像素中的单次散射，而在SAR成像之后，这类散射将被认为在一个像素单元。并且，因为在一个像素单元中有许多散射贡献，从而形成了图像的相干斑。此时，这些单个散射在SAR成像后不能被单独观测到。因此，现有的方法是使用统计方法来表示，即，这些均匀和非结构化散射区域通常被视为具有相同的统计信息。在瑞利散斑模型中，因为中心极限定理，实部和虚部是独立且相同的高斯分布，且平均值为零，方差表示为标准偏差平方的一半，则振幅服从瑞利概率分布，强度服从指数分布。根据散射理论模型，在均匀介质区域定义中，粗糙海表面统计信息如均方根误差高度或相关长度没有限制。即，无论哪种均方根高度或相关长度，只要满足均匀性条件，逆统计信息都是相同的，因此现有方式中的统计信息不能用来区分由不同参数产生的粗糙海表面。

发明内容

本发明的目的在于提供一种非高斯海面SAR成像方法。

为实现上述发明目的，本发明提供一种非高斯海面SAR成像方法，包括以下步骤：

a、建立海面的三维粗糙表面模型；

b、对三维粗糙海表面模型进行SAR成像；

c、根据SAR成像结果生成粗糙度指标。

根据本发明的一个方案，在所述步骤(a)中，设定海面的粗糙度表面参数，并选择高度概率分布函数和海浪谱函数的类型和海浪谱，生成三维粗糙海表面模型。

根据本发明的一个方案，根据自相关函数参数生成自相关函数，并根据自相关函数生成海浪谱；

根据高度概率分布参数生成高度概率分布函数，并根据高度概率分布函数生成高度图；

利用海浪谱和高度图进行迭代生成粗糙海表面图，并对粗糙海表面图进行网格化，以形成三维粗糙海表面模型。

根据本发明的一个方案，粗糙度表面参数包括表面尺寸sL_x和sL_y以及表面采样数N_x和N_y，则表面粗糙度密度其中，samples为样本数，m为米；

生成两个表面高度概率分布表面和海浪谱表面二维傅里叶变换为和通过更正海浪谱得则其中，i为迭代次数；

对进行逆傅里叶变换后，生成具有特殊功率的表面通过由大到小排序校正表面的高度概率分布得到表面

根据投影平面上距离、方位和相应高度的投影单元对粗糙海表面图进行网格化，生成三维粗糙海表面模型。

根据本发明的一个方案，迭代过程的约束参数包括最大迭代次数、最小误差和迭代速度；