CN106249238A - 获取地面目标点高度的方法 - Google Patents

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Abstract

一种获取地面目标点高度的方法，包括：获取两幅星载合成孔径雷达图像数据，采用干涉处理方法得到一目标点的高度值HInSAR；步骤B：根据所述两幅星载合成孔径雷达图像数据，采用立体匹配处理得到同一目标点的高度值HStereoSAR；以及利用干涉处理的目标点高度值和立体匹配得到的目标点高度值进行加权组合计算，获得该目标点的高度H目标。本发明的方法实现了在任意间隔距离和任意时间间隔利用星载SAR图像有效计算地面目标点的高度。

Description

获取地面目标点高度的方法
技术领域
本发明涉及星载合成孔径雷达遥感图像处理技术领域，尤其涉及一种获取地面目标点高度的方法。
背景技术
星载合成孔径雷达(英文简称SAR，下文都用SAR表示)遥感是通过装载在卫星上的雷达基于合成孔径的技术来获取地面的高分辨率图像，由于SAR图像具有全天时、全天候的优势，因此在国民经济建设和国防安全都能发挥了不可替代的作用，目前国内外都在大力发展星载SAR遥感技术。
星载干涉合成孔径雷达(英文简称InSAR)通过卫星上的SAR天线获取同一地区的两幅SAR图像数据，基于无线电干涉原理，经配准、干涉图生成与相位滤波、相位解缠等处理就可以获取地面目标点的高度信息，具有精度高的特点，但星载InSAR要求两幅SAR数据具有很好的相干性，因此要求获取两幅SAR数据的天线位置距离比较近，而且两幅SAR数据的获取时间也较短。
星载立体SAR通过星上的SAR天线获取同一地区的两幅SAR图像，基于立体视觉原理，经图像同名点匹配、高度解算而获取地面目标点的高度值，具有应用灵活适应性强、且能够满足一定的精度要求等特点。但是星载立体SAR为了获取较高的精度，常常要求获取两幅SAR数据的天线位置距离比较远。
综合起来，星载干涉SAR和星载立体SAR都是利用了同一地区的两幅图像，而采用了不同的原理来获得地面目标点的高度值。但是实际应用中，为了采用InSAR来获取较高精度的高度值，要求获取两幅SAR数据的天线位置相距比较近、时间相差比较短；而星载立体SAR则要求获取两幅SAR数据的天线位置相距比较远、而对时间没有任何要求。
发明内容
(一)要解决的技术问题
鉴于上述技术问题，本发明提供了一种获得地面目标点高度的方法。该方法依据获取的同一地区的两幅星载SAR图像数据，有效地将InSAR计算的高度和立体SAR计算的高度值进行组合，解决不同条件下地面目标点的高度计算问题。
(二)技术方案
本发明提供一种获取地面目标点高度的方法，包括：
步骤A：获取两幅星载合成孔径雷达图像数据，采用干涉处理方法得到一目标点的高度值HInSAR；
步骤B：根据所述两幅星载合成孔径雷达图像数据，采用立体匹配处理得到同一目标点的高度值HStereoSAR；以及
步骤C：利用干涉处理的目标点高度值和立体匹配得到的目标点高度值进行加权组合计算，获得该目标点的高度H目标。
进一步的，在步骤C中，加权组合计算的具体公式如下：
如果HInSAR等于0或者HStereoSAR等于0，则H目标＝max(HInSAR，HStereoSAR)；
如果HInSAR不等于0且HStereoSAR不等于0，则
其中，H目标表示计算的目标点的高度值；max()表示从括号内取其中最大的值；HInSAR表示步骤A计算的目标点的高度值；HStereoSAR表示步骤B计算的目标点的高度值；mx表示SAR图像的分辨率；λ表示获取星载合成孔径雷达数据所使用的无线电波长。
进一步的，步骤A中获取两幅星载SAR图像数据时的天线位置之间的距离不受限制。
进一步的，步骤A中获取两幅星载图像数据时的时间间隔为任意时间间隔。
进一步的，在步骤A中干涉处理方法包括：对两幅SAR数据配准、干涉条纹生成与滤波、干涉相位展开和平地效应去除过程。
进一步的，步骤B中立体匹配处理包括：图像配准、同名点提取和立体解算过程。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明的获取地面目标点高度方法具有以下有益效果：
(1)根据同一地区的两幅SAR图像数据，有效组合地了InSAR和立体SAR的计算目标高度的各自优势，可以很好地适应各种距离条件下的地面目标高度计算；
(2)计算地面目标点的高度中充分考虑InSAR和立体SAR各自的精度特性，进行了加权组合，较好地兼顾了各自高度计算值的精度。
附图说明
图1为根据本发明实施例组合InSAR和立体SAR计算地面目标点高度方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。
附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。
星载合成孔径雷达在实际应用中总能获取同一地区的两幅SAR图像数据，但是很难单独满足InSAR或立体SAR的距离要求，为此实际应用中可以将星载InSAR和立体SAR有效组合，从而能够在各种条件下都可以有效计算目标点的高度。
本发明获取地面目标高度的方法(通过组合InSAR和立体SAR计算)，充分考虑了星载InSAR和立体SAR的计算目标高度的各自优势，计算地面目标点的高度中时也兼顾了各自高度计算值的精度，从而很好地适应星载SAR各种距离条件下的地面目标高度计算。
在本发明的一个示例性实施例中，提供了一种组合InSAR和立体SAR计算地面目标点高度的方法。图1为根据本发明实施例组合InSAR和立体SAR计算地面目标点高度的方法的流程图。如图1所示，本实施例获取地面目标点高度的方法包括：
步骤A：利用两幅SAR数据采用成熟的干涉处理，包括SAR数据配准、干涉条纹生成与滤波、干涉相位展开和平地效应去除等过程，得到某个目标点的高度值HInSAR。如果利用两幅SAR数据进行干涉处理而不能计算出该目标点的高度值，则该目标点的高度值设为0，即HInSAR＝0；
在该步骤中，获取两幅星载SAR图像数据时的天线位置之间的距离不受限制，具体是指天线可以在运行轨道的任意位置进行图像数据的获取，两幅图像获取时天线可以位于卫星轨道上的任意位置，但两个位置不应该重合。
另外在该步骤中，获取两幅星载图像数据时的时间间隔为任意时间间隔，具体是指天线可以在运行过程中的任意时刻进行图像数据的获取，两幅图像获取可以间隔任意时间段。
步骤B：利用两幅SAR数据采用成熟的立体匹配处理，包括图像配准、同名点提取、立体解算等过程，得到和步骤A相同目标点的高度值HStereoSAR，如果利用两幅SAR图像进行匹配和立体处理而不能计算出该目标点的高度值，则该目标点的高度值也设为0，即HStereoSAR＝0；
步骤C：利用干涉处理的目标点高度值和立体匹配得到的目标点高度值进行组合计算，完成该目标点的高度计算。计算的具体公式如下
(1)如果HInSAR等于0或者HStereoSAR等于0，则H目标＝max(HInSAR，HStereoSAR)
(2)如果HInSAR不等于0且HStereoSAR不等于0，则
其中，H目标表示计算的目标点的高度值；max()表示从括号内取其中最大的值；HInSAR表示步骤A计算的目标点的高度值；HStereoSAR表示步骤B计算的目标点的高度值；mx表示SAR图像的分辨率，是SAR系统已知的参数，如0.5m；λ表示获取SAR数据所使用的无线电波长，也是已知的参数，比如0.19m。
至此，已经结合附图对本实施例进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本发明组合InSAR和立体SAR计算地面目标点高度的方法有了清楚的认识。
此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施方式中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域的普通技术人员可对其进行简单地熟知地替换。
综上所述，本发明获取地面目标点高度的方法中会根据自动根据同一地区的两幅SAR图像数据，有效组合地InSAR和立体SAR所各自计算的目标高度值，并能兼顾InSAR和立体SAR各自的精度特性进行加权，从而可以适应星载SAR的各种距离条件下进行地面目标点高度的计算。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种获取地面目标点高度的方法，其特征在于包括：
步骤A：获取两幅星载合成孔径雷达图像数据，采用干涉处理方法得到一目标点的高度值HInSAR；
步骤B：根据所述两幅星载合成孔径雷达图像数据，采用立体匹配处理得到同一目标点的高度值HStereoSAR；以及
步骤C：利用干涉处理的目标点高度值和立体匹配得到的目标点高度值进行加权组合计算，获得该目标点的高度H目标。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤C中，加权组合计算的具体公式如下：
如果HInSAR等于0或者HStereoSAR等于0，则H目标＝max(HInSAR，HStereoSAR)；
如果HInSAR不等于0且HStereoSAR不等于0，则
其中，H目标表示计算的目标点的高度值；max()表示从括号内取其中最大的值；HInSAR表示步骤A计算的目标点的高度值；HStereoSAR表示步骤B计算的目标点的高度值；mx表示SAR图像的分辨率；λ表示获取星载合成孔径雷达数据所使用的无线电波长。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A中获取两幅星载SAR图像数据时的天线位置之间的距离不受限制。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A中获取两幅星载图像数据时的时间间隔为任意时间间隔。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A中干涉处理方法包括：对两幅SAR数据配准、干涉条纹生成与滤波、干涉相位展开和平地效应去除过程。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤B中立体匹配处理包括：图像配准、同名点提取和立体解算过程。
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