基于CSAR模式提取DEM的方法、装置及存储介质制造方法及图纸

本申请涉及一种基于CSAR模式提取DEM的方法、装置及存储介质。所述方法将非相干处理的CSAR回波按照预定子孔径尺寸进行分割，将得到的多个子孔径数据利用后向投影算法进行成像，将得到子孔径图像进行高度向投影，得到子孔径图像组；按照高度向对相邻的两个子孔径图像组中每一层对应高度子孔径图像进行相关性计算，根据得到的相关系数与高度的对应关系确定估计高程；按照子孔径的相关计算原则遍历整个圆周子孔径，将所有估计高程进行融合，得到全目标区域的DEM信息。该方法涉及的主要计算是相邻两个子孔径图像之间的相关性计算，大幅度提高算法效率和数字高程信息精准度，并且可给出场景的立体化视图，视觉效果更为直观。视觉效果更为直观。视觉效果更为直观。

【技术实现步骤摘要】
基于CSAR模式提取DEM的方法、装置及存储介质


[0001]本申请涉及雷达图像处理
，特别是涉及一种基于CSAR模式提取 DEM的方法、装置及存储介质。

技术介绍

[0002]合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)成像技术作为一种重要的 高分辨率对地观测技术手段，与光学雷达相比，具有全天时全天候的特点，近 年来得到了迅速发展和广泛关注。而圆迹合成孔径雷达(circular SAR，CSAR) 作为一种新体制SAR模式，与以往传统直线轨迹SAR(LSAR)模式相比，CSAR 成像围绕观测场景形成360
°
合成孔径，具有高平面分辨率、三维重建能力和 360
°
全方位观测能力。
[0003]20世纪90年代，CSAR成像探测的概念被首次提出，因其独特优势，迅速 成为国内外研究的热点。该时期，研究人员以CSAR的成像机理研究为主，结 果表明，CSAR成像模式理论上具有亚波长级高分辨能力及三维成像能力。
[0004]目前，现有的对观测场景三维成像在激光等可见光领域已经比较成熟，并 在军用、民用领域得到了广泛关注。相比之下，雷达三维成像技术研究仍处于 初级阶段，如何获得高质量雷达三维图像仍是人们研究的热点之一。近年来， 有学者借鉴多基线直线SAR三维成像思想，开展基于多基线CSAR的观测区域 全景三维成像技术研究。与多基线直线SAR有限角度范围内的三维成像相比， 多基线CSAR能够实现对观测场景的全方位高精度三维成像，因此有助于实现 更高精度的目标分类识别，以及获取更为全面、高精度的地物信息。此外，与 单基线LSAR只能进行二维成像不同，单基线CSAR也可实现观测目标的三维 图像重构，从而获得更多维度的成像信息。
[0005]在CSAR三维信息获取方面，法国宇航局于2007年采用SETHI机载SAR 系统在法国Nimes地区开展了X
‑
波段CSAR试验。基于雷达立体测量技术，通 过CSAR图像参数反演获得了场景中竞技场区域的数字高程模型(DigitalElevation Model，DEM)，但是对于提取DEM的具体方法没有进行详尽的分析。 现有的基于CSAR模式提取DEM的方法DEM信息提取精度不高，并且计算量 大。

技术实现思路

[0006]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种计算量小并且能够提高数字 高程信息提取精确的基于CSAR模式提取DEM的方法、装置及存储介质。
[0007]一种基于CSAR模式提取DEM的方法，所述方法包括：
[0008]获取非相干处理的CSAR回波。
[0009]按照预定的子孔径尺寸将所述CSAR回波分为多个角度相同的子孔径数据。
[0010]通过后向投影算法对所述子孔径数据进行处理，得到子孔径图像。
[0011]建立三维空间坐标系，所述三维空间坐标系的高度向坐标轴垂直于二维成 像平面。
[0012]将所述子孔径图像在高度向进行投影，得到高度向的子孔径图像组；所述 子孔径图像组包括多层高度子孔径图像。
[0013]按照高度向对相邻的两个子孔径图像组中每一层对应高度子孔径图像进行 相关性计算，得到两个子孔径图像组之间每一层对应高度的相关系数；所述相 邻的两个子孔径图像组是根据多个角度相同的子孔径数据的位置关系确定的。
[0014]根据两个子孔径图像组之间的相关系数和高度的对应关系，得到相邻两个 子孔径图像组对应的DEM信息；按照相邻性计算原则遍历整个圆周子孔径，得 到整个圆周子孔径的DEM信息；所述相邻两个子孔径图像组对应的DEM信息 为相关系数为最大值时所对应的高度值。
[0015]将整个圆周子孔径的相邻两个子孔径图像组对应的DEM信息进行融合，得 到全目标区域的DEM信息。
[0016]在其中一个实施例中，建立三维空间坐标系，还包括：
[0017]对成像目标和场景实际高程范围进行估测，得到高程范围。
[0018]根据所述高程范围建立高度向坐标轴，所述高度向坐标轴和与所述高度向 坐标轴垂直的二维成像平面构成三维空间坐标系。
[0019]在其中一个实施例中，将所述子孔径图像在高度向进行投影，得到高度向 的子孔径图像组，还包括：
[0020]在所述高程范围内，将等间隔的高度值作为成像高度，将所述子孔径图像 按照不同高度在三维空间坐标系中的高度向进行投影，得到多层高度子孔径图 像。
[0021]根据多层高度子孔径图像，得到高度向的子孔径图像组。
[0022]在其中一个实施例中，按照高度向对相邻的两个子孔径图像组中每一层对 应高度子孔径图像进行相关性计算，得到两个子孔径图像组之间每一层对应高 度的相关系数，还包括：
[0023]根据滑动窗口，按照高度向对相邻的两个子孔径图像组中每一层对应高度 子孔径图像进行归一化相关系数计算，得到两个子孔径图像组之间每一层对应 高度的相关系数。
[0024]两个子孔径图像之间相关系数计算公式如下：
[0025][0026]其中，ρ代表相关系数；
[0027]I
A
和I
B
分别代表相邻的两个子孔径图像A和B中滑块窗口的像素幅度值； 所述滑块窗口的大小为(2
×
K+1)
×
(2
×
K+1)个像素点，所述滑块窗口内的中心像素 为待估计像素，窗口内周围像素与所述待估计像素处于同一高度；
[0028]和分别代表两个子孔径图像A和B中滑块窗口内像素幅度平均值。
[0029]在其中一个实施例中，根据两个子孔径图像组之间的相关系数和高度的对 应关系，得到相邻两个子孔径图像组对应的DEM信息；按照相邻性计算原则遍 历整个圆周子孔
径，得到整个圆周子孔径的DEM信息，还包括：
[0030]统计整个圆周子孔径的所有相邻两个子孔径图像组之间的相关系数与高度 的关系，得到整个圆周子孔径的相邻两个子孔径图像组对应的DEM信息；所述 相邻两个子孔径图像组对应的DEM信息为相关系数为最大值时所对应的高度 值。
[0031]在其中一个实施例中，将整个圆周子孔径的相邻两个子孔径图像组对应的 DEM信息进行融合，得到全目标区域的DEM信息，还包括：
[0032]将整个圆周子孔径的相邻两个子孔径图像组对应的DEM信息求和取平均， 得到全目标区域的DEM信息。
[0033]一种基于CSAR模式提取DEM的装置，所述装置包括：
[0034]CSAR回波获取模块：用于获取非相干处理的CSAR回波。
[0035]子孔径回波序列划分模块：用于按照预定的子孔径尺寸将所述CSAR回波 分为多个角度相同的子孔径数据。
[0036]子孔径图像高度向投影模块：用于通过后向投影算法对所述子孔径数据进 行处理，得到子孔径图像。
[0037]子孔径图像相关性计算模块：用于建立三维空间坐标系，所述三维本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于CSAR模式提取DEM的方法，其特征在于，所述方法包括：获取非相干处理的CSAR回波；按照预定的子孔径尺寸将所述CSAR回波分为多个角度相同的子孔径数据；通过后向投影算法对所述子孔径数据进行处理，得到子孔径图像；建立三维空间坐标系，所述三维空间坐标系的高度向坐标轴垂直于二维成像平面；将所述子孔径图像在高度向进行投影，得到高度向的子孔径图像组；所述子孔径图像组包括多层高度子孔径图像；按照高度向对相邻的两个子孔径图像组中每一层对应高度子孔径图像进行相关性计算，得到两个子孔径图像组之间每一层对应高度的相关系数；所述相邻的两个子孔径图像组是根据多个角度相同的子孔径数据的位置关系确定的；根据两个子孔径图像组之间的相关系数和高度的对应关系，得到相邻两个子孔径图像组对应的DEM信息；按照相邻性计算原则遍历整个圆周子孔径，得到整个圆周子孔径的DEM信息；所述相邻两个子孔径图像组对应的DEM信息为相关系数为最大值时所对应的高度值；将整个圆周子孔径的相邻两个子孔径图像组对应的DEM信息进行融合，得到全目标区域的DEM信息。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，建立三维空间坐标系，包括：对成像目标和场景实际高程范围进行估测，得到高程范围；根据所述高程范围建立高度向坐标轴，所述高度向坐标轴和与所述高度向坐标轴垂直的二维成像平面构成三维空间坐标系。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述子孔径图像在高度向进行投影，得到高度向的子孔径图像组，包括：在所述高程范围内，将等间隔的高度值作为成像高度，将所述子孔径图像按照不同高度在三维空间坐标系中的高度向进行投影，得到多层高度子孔径图像；根据多层高度子孔径图像，得到高度向的子孔径图像组。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，按照高度向对相邻的两个子孔径图像组中每一层对应高度子孔径图像进行相关性计算，得到两个子孔径图像组之间每一层对应高度的相关系数，包括：根据滑动窗口，按照高度向对相邻的两个子孔径图像组中每一层对应高度的子孔径图像进行归一化相关系数计算，得到两个子孔径图像组之间每一层对应高度的相关系数；两个子孔径图像之间相关系数计算公式如下：其中，ρ代表相关系数；I
A
和I
B
分别代表相邻的两个子孔径图像A和B中滑块窗口的像素幅度值；所述滑块窗口的大小为(2
×
K+1)
×
(2
×
K+1)个像素点，所述滑块窗口内的中心像素为待估计像素，窗口内周围像素与所述待估计像素处于同一高度；
和分别代表两个子孔径图像A和B中滑块窗口内像素幅度平均值。5.根据权利要求1所述的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：安道祥，李一石，陈乐平，冯东，陈经纬，黎国城，周智敏，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：