[发明专利]一种基于DEM匹配的合成孔径雷达影像几何定标方法

权利要求书

1.一种基于DEM匹配的合成孔径雷达影像几何定标方法，其特征在于，利用合成孔径雷达影像和DEM的匹配结果标定方位向时间和距离向时间，其具体操作步骤包括如下：

步骤(1.1)、获取目标区域的航空合成孔径雷达影像和POS观测值，或航天合成孔径雷达影像和轨道位置、速度信息，以及目标区域的DEM数据；

步骤(1.2)、对合成孔径雷达影像进行多视处理，根据多视后影像的分辨率对DEM重采样；

步骤(1.3)、根据雷达天线与目标的相对位置关系，计算DEM中每一个像元的回波强度，从而生成地理坐标系下的仿真影像；

步骤(1.4)、根据R-D模型和DEM中的高程信息，将地理坐标系下的仿真影像采样到影像坐标系下；

步骤(1.5)、在影像中心取较大窗口，采用相关函数法配准仿真影像与真实影像配准，获得方位向偏移量和距离向偏移量；

步骤(1.6)、根据方位向偏移量和方位向重复采样频率，计算方位向时间误差并修正，根据距离向偏移量和距离向采样频率，计算距离向时间延迟误差并修正。

2.根据权利要求1所述的一种基于DEM匹配的合成孔径雷达影像几何定标方法，其特征在于，在步骤(1.2)中，SAR影像多视以降低斑点噪声，DEM数据根据多视后SAR影像进行重采样，使采样间隔与多视后SAR影像相似；

其中，SAR影像的方位向为天线飞行方向，距离向垂直于飞行方向指向目标；

方位向多视数M_az和距离向多视数M_r由影像的方位向采样间隔σ_az、距离向采样间隔σ_r、影像中心视角θ和多视后分辨率σ共同决定，其公式如下：

式中，[·]表示四舍五入取整，令σ_max＝max(σ_az，σ_r)，σ由下式设定：

当DEM的采样间隔不大于2σ时，不对DEM重采样；DEM的采样间隔大于2σ时，将DEM重采样至2σ采样间隔。

3.根据权利要求1所述的一种基于DEM匹配的合成孔径雷达影像几何定标方法，其特征在于，在步骤(1.3)中，对重采样后的DEM或原始DEM中的每一个格网点计算回波强度；其解算方法包括如下步骤：

(a)、计算天线指向目标位置的视向量L；计算DEM格网点的空间三维坐标P，并根据距离-多普勒模型计算该点的影像坐标(row，col)：

式中，S表示天线相位中心，P表示目标位置，r表示天线相位中心到目标的距离，f_dop表示多普勒频率，v表示天线飞行速度，λ表示载波波长；其中，波长λ、速度v和多普勒频率f_dop从参数文件中读取；由行坐标row计算对应时刻并从内插出该时刻的天线相位中心S，计算视向量：

L＝P-S

(b)、计算目标位置的局部法向量N；读取DEM中目标位置附近的格网点，计算东西方向和南北方向的梯度矢量r_ew和r_ns，局部法向量为二者叉乘：

(c)、按照朗伯余弦定理计算仿真回波强度；漫反射强度为法线方向回波强度与本地入射角余弦的乘积：

式中，I_N表示多视SAR影像的平均散射强度；

对DEM中每一个格网点进行上述计算，获取地理坐标系下的SAR仿真影像。

4.根据权利要求1所述的一种基于DEM匹配的合成孔径雷达影像几何定标方法，其特征在于，在步骤(1.4)中，

将步骤(1.3)中获取的SAR仿真影像由地理坐标重采样至影像坐标系；

首先，计算天线指向目标位置的视向量L；计算DEM格网点的空间三维坐标P，并根据距离-多普勒模型计算该点的影像坐标(row，col)，读取计算出的每一个DEM格网点的影像坐标(row，col)；

其次，按照影像坐标逐像元进行内插，插值半径选择2-4像元，权重选择反距离加权或反距离平方加权；逐像元进行内插处理，完成仿真影像由地理坐标向影像坐标的重采样。