[发明专利]一种SAR图像的建筑物几何参数提取方法

说明书

技术领域

本发明涉及SAR图像提取领域，特别是涉及一种SAR图像的建筑物几何参数提取方法。

背景技术

建筑物目标监测是合成孔径雷达(SyntheticApertureRadar，SAR)遥感应用的一项重要内容，在城市建设与规划、灾害损失评估、军事监视等领域具有广泛应用。SAR具有全天时、全天候、可穿透云雾快速成像的能力，在灾害应急和多云多雨地区的建筑物目标监测中具有不可替代的作用。

2007年以来，随着TerraSAR-X、Cosmo-SkyMed、Radarsat-2和TanDEM-X等卫星系统的发射成功，星载SAR图像空间分辨率达到米级，空间分辨率的不断提高已成为当前雷达遥感发展的重要方向之一。2012年11月19日，HJ-1C卫星发射成功；国家重大科技专项“高分辨率对地观测系统”和“国家自然灾害空间信息基础设施”也规划发射若干颗高分辨率SAR卫星。这些SAR卫星将为城区雷达遥感应用提供丰富的数据源，但另一方面，也给城区SAR图像应用提出了更高的要求。

由于SAR是基于测距原理通过主动发射、接收微波电磁波成像，对于地物目标的几何形态非常敏感。在SAR图像中，建筑物目标的几何形态往往体现在阴影、叠掩和多次散射特征中。现有的建筑物几何参数提取方法主要围绕这些散射特征展开。虽然高分辨率SAR卫星为城市目标三维重建和动态变化监测提供了宝贵数据源，但城市目标的高分辨率SAR图像特征非常复杂，给城区高分辨率SAR图像的应用造成很大困难。目前，基于高分辨率SAR图像的建筑物目标提取与三维重建方法仍处于非常初级的阶段，人工辅助提取水平远远优于自动算法。因此，开展城市目标高分辨率SAR目标提取与三维重建方法研究，是推动SAR遥感技术在城区监测中应用的重要方面。

在米级高分辨率SAR图像中，建筑物目标的二次散射线是一类重要特征，它是由建筑物前墙面与周边下垫面组成的二面角反射器形成一条沿墙角的亮线，对于建筑物目标的信息反演具有重要的指示意义，可以用于确定建筑物边界和反演高度。然而，在高分辨率SAR图像中，沿着二次散射亮线方向，灰度分布不均匀，甚至会出现亮线长度大于建筑物墙角线的情况，利用常规方法来提取建筑物的参数存在较大的误差。

2002年，Franceschetti等对典型建筑物的二次散射机理进行了全面深入的分析提出了采用几何光学和Kirchhoff或物理光学近似求解的理论，推导出二次散射线的后向散射截面与建筑物高度之间的定量公式如下：