一種線狀目標全方位角度sar景象匹配參考圖制作方法
【專利摘要】本發(fā)明是關(guān)于一種線狀目標全方位角度SAR景象匹配參考圖制作方法，包括以下步驟：A.基于線狀目標專題圖計算各線條上各點的方向；B.根據(jù)所得方向和基準SAR圖像的方位計算各線條上各點的參考方位角；C.根據(jù)參考方位角計算各線條上各點在全方位角度下的模擬方位角；D.計算模擬方位角的后向散射系數(shù)模擬值；E.生成全方位角度參考圖。本發(fā)明基于線狀目標的成像方位特性研究結(jié)果，提出了一種基于基準SAR圖像和線狀目標專題圖的線狀目標全方位角度SAR景象匹配參考圖制作方法，能夠制作線狀目標全方位角度SAR景象匹配參考圖，極大地增強了參考圖的實用性。
【專利說明】-種線狀目標全方位角度SAR景象匹配參考圖制作方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及SAR(Synthetic Aperture Radar,合成孔徑雷達）景象匹配參考圖制 作領(lǐng)域，特別是涉及一種線狀目標全方位角度SAR景象匹配參考圖制作方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 由于SAR上的傳感器具有全天時全天候成像能力，已經(jīng)成為先進飛行器末制導系 統(tǒng)必備傳感器。飛行器在航行過程中將傳感器獲得的圖像與參考圖進行匹配，進而完成定 向和導航。在景象匹配過程中，參考圖的制作非常關(guān)鍵，決定了飛行器制導的精度。在景象 匹配過程中，場景中線狀目標為匹配提供了最為穩(wěn)定的特征。然而SAR主動側(cè)視成像特性 導致線狀目標具有明顯的方向特性，即線狀目標的顯著性隨著傳感器成像方位的變化而變 化。因此，需要明確線狀目標的散射特性，有效模擬線狀目標全方位角度的圖像特征，以滿 足SAR景象匹配參考圖的制作。
[0003] 目前，國內(nèi)外在SAR景象匹配參考圖制作方面開展了大量的研究，并形成了相應 的方法，例如美國SAIC公司的RADSIM系統(tǒng)。常用的SAR徑向匹配參考圖制作方法包括基 于衛(wèi)星SAR影像的SAR景象匹配參考圖制作方法和基于光學圖像的SAR景象匹配參考圖制 作方法。
[0004] 基于衛(wèi)星SAR影像的SAR景象匹配參考圖制作方法的主要步驟為：分別在正射 SAR影像中提取線特征和區(qū)域特征，得到二值線特征圖和二值區(qū)域特征圖，再將兩特征圖合 并得到雷達景象匹配特征參考圖。該方法的缺點是尚未考慮線狀目標的成像方位角問題， 只能生成與基準圖像相同的參考圖，其結(jié)果不具有實用性。
[0005] 基于光學圖像的SAR景象匹配參考圖制作方法由美國Leidos公司研制開發(fā)，并集 成到RADSIM系統(tǒng)。該方法利用高分辨率可見光圖像分割獲得地面目標類型數(shù)據(jù)，基于地物 目標電磁散射特性數(shù)據(jù)和數(shù)字地形模型（DTM)仿真對應場景下的SAR圖像。該方法的缺點 是尚未考慮線狀目標的成像方位角問題，不能模擬不同成像方位角下的線狀目標SAR圖像 特征。
[0006] 由此可見，上述現(xiàn)有的SAR景象匹配參考圖制備技術(shù)在方法與使用上，顯然仍存 在有不便與缺陷，而亟待加以進一步改進。如何能創(chuàng)造一種實用性強，可結(jié)合線狀目標SAR 圖像的散射特性的線狀目標全方位角度SAR景象匹配參考圖制作方法，實屬當前重要研發(fā) 課題之一。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種線狀目標全方位角度SAR景象匹配參考圖 制作方法，使其基于線狀目標的成像方位特性，形成一套線狀目標全方位角度后向散射系 數(shù)的模擬方法，并且基于線狀目標的散射特性，通過引入基準SAR圖像和線狀目標專題圖， 能夠生成場景內(nèi)線狀目標全方位角度SAR景象匹配參考圖，從而克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0008] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明一種線狀目標全方位角度SAR景象匹配參考圖制作 方法，包括以下步驟：A.基于線狀目標專題圖計算各線條上各點的方向；B.根據(jù)所得方向 和基準SAR圖像的方位計算各線條上各點的參考方位角；C.根據(jù)參考方位角計算各線條上 各點在全方位角度下的模擬方位角；D.計算模擬方位角的后向散射系數(shù)模擬值；E.并生成 全方位角度參考圖。
[0009] 作為本發(fā)明的一種改進，所述步驟A的線狀目標專題圖中包含N1個線條，線條i可 以表示為點集合Pi = (Pid(Xi^yu) |j = 1…N1J,Nu為線條i對應的點數(shù),Pi^(Xj)為線 條i對應第j個點，（X，y)表示該點對應的行列號，所述的各線條上各點的方向為該點對應 的切線方向，線條i中第j個點的方向的計算公式為：

【權(quán)利要求】
1. 一種線狀目標全方位角度SAR景象匹配參考圖制作方法，其特征在于包括以下步 驟： A. 基于線狀目標專題圖計算各線條上各點的方向； B. 根據(jù)所得方向和基準SAR圖像的方位計算各線條上各點的參考方位角； C. 根據(jù)參考方位角計算各線條上各點在全方位角度下的模擬方位角； D. 計算模擬方位角的后向散射系數(shù)模擬值； E. 生成全方位角度參考圖。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種線狀目標全方位角度SAR景象匹配參考圖制作方法，其 特征在于所述步驟A的線狀目標專題圖中包含N1個線條，線條i可以表示為點集合Pi = {pyUy，yy) I j = 1?NU}，Nu為線條i對應的點數(shù)，PyU，y)為線條i對應第j個點， (x，y)表示該點對應的行列號，所述的各線條上各點的方向為該點對應的切線方向，線條i 中第j個點的方向的計算公式為：
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種線狀目標全方位角度SAR景象匹配參考圖制作方法，其 特征在于所述的步驟B中的參考方位角是各線條上各點在基準SAR圖像中相對于距離向方 向V的角度，線條i中第j個點的參考方位角a u的求解公式為： Oij= 4) ij- ￥ , 其中，距離向方向V是雷達電磁波的照射方向，0°為正北，順時針方向為角度增大方 向，范圍為0°?359°。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種線狀目標全方位角度SAR景象匹配參考圖制作方法，其 特征在于所述的步驟C中的全方位角度為集合 ①={ 9 k I 9 k = k，k = 0,…，359}， 線條i中第j個點在全方位角度下的模擬方位角為集合 Bij = ijklk = 〇, 359}, 其中，3 = 9k。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種線狀目標全方位角度SAR景象匹配參考圖制作方法，其 特征在于所述的步驟D中模擬值的計算公式為：
其中，為線條i中第?]_個點在全方位角度0k下的后向散射系數(shù)模擬值，QcUj 為線條i中第j個點對應的后向散射系數(shù)值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種線狀目標全方位角度SAR景象匹配參考圖制作方法，其 特征在于所述的基準SAR圖像為經(jīng)濾波得到的HXW矩陣，所述的步驟E具體為： 先創(chuàng)建一個三維空白矩陣Q ((X，y), k) = 0,其中X = 0,…，H, y = 0,…，W, k = 0,…，359 ; 再將線狀目標專題圖中各線條上各點在全方位角度下模擬方位角的后向散射系數(shù)模 擬值賦值到矩陣Q中，= 〇°3，^。
【文檔編號】G01S13/90GK104360317SQ201410748840
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月9日
【發(fā)明者】王國軍, 李志坤, 沙敏敏, 符喜優(yōu), 宮華澤, 張風麗, 邵蕓 申請人:中國科學院遙感與數(shù)字地球研究所