CN112346027B - 用于确定合成孔径雷达图像的散射特性的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种用于确定合成孔径雷达图像的散射特性的方法和系统。其中所述方法包括：步骤S1、获取卫星在成像参数不变的情况下，对同一场景在相邻重访周期分别生成的第一图像数据和第二图像数据，所述重访周期为生成所述第一图像数据和所述第二图像数据的最小时间间隔；步骤S2、基于所述第一图像数据和所述第二图像数据来调整定标器放置位置和目标体放置位置；以及步骤S3、利用调整后的定标器放置位置和目标体放置位置，通过对所述场景的解析和图像辐射绝对定标来确定所述目标体的散射强度作为所述散射特性。所述方法能够确保高分辨率条件下在成像范围内各点处的辐射精度的一致性。

Description

用于确定合成孔径雷达图像的散射特性的方法和系统
技术领域
本公开涉及图像处理领域，更具体地，涉及一种用于确定合成孔径雷达图像的散射特性的方法和系统。
背景技术
我国已发射的高分三号合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)卫星工作在C波段，中心频率5.4G，其具有12种成像模式；其中最高分辨率可达到1米，采用滑动聚束(Spotlight)模式予以成像实现。在1米分辨率的SAR图像中，地球表面上的船舶、大型车辆、飞机、建筑等人工目标轮廓可辨。地面人工目标在SAR图像中的可自动检出性，受背景杂波强度的影响。地面人工目标类型的可辨识、识别性，受目标自身雷达成像特性(入射角、方位角)的影响。考虑目标周围环境影响，如何定量化测量出人工目标在不同入射角、方位角下的雷达散射强度以及散射强度分布，是研究SAR图像目标自动检测与识别算法的基础，也是评测不同目标类型之散射特性差异、可区分性的依据。
我国高分三号SAR数据的大量获取为人工目标的雷达散射特性测量提供了数据基础。但在1米分辨率下，滑动聚束模式采用的独立滑动聚束技术或混合滑动聚束技术无法保证在成像范围内各点处的辐射精度一致性，图像边缘处通常会低于图像中心处。对于解决SAR图像目标特性分析问题，现有技术中已经存在以下两种方案：
方案一：基于机载SAR图像的车辆目标散射特性分析
德国DLR使用机载E-SAR对地面小型载人汽车进行后向散射特性测量，以服务于德国智能交通监测项目。机载E-SAR工作在X波段，VV极化，方位向合成孔径角度7°。在一次测量实验中，地面共计停放了11辆不同方位的小型载人汽车，并通过不同航向的6个架次机载飞行成像，获取小型载人汽车在0°～180°方位范围内随方位变化而出现的目标后向散射特性变化。为了弥补有限观测的方位间隔较大，对于获取后的数据采用了子孔径分解技术，以得到更小方位间隔为0.35°的后向散射强度连续变化曲线。该方案依据E-SAR较好飞行航向控制，以及SAR传感器较好的外定标精度和方位向合成孔径的宽带信号。而这些飞行平台和传感器特性受制造工艺水平决定，我国目前的工业水平距之还有差距。
方案一中采用机载SAR飞行实现对车辆目标方位特性的测量与分析。其方案成败的关键依赖于机载SAR的定标精度，以及飞行航向的控制。而这两项技术如何实现，在公开发表的文章中并没有明确说明。
方案二：Radarsat-2全极化SAR车辆目标典型方位特性分析
为了测量地面大型车辆如八轮大型卡车、中型卡车、油罐车等不同方位下的后向散射强度，以及不同方位下的极化散射分量变化情况。依据卫星轨道方向、地质罗盘对地面车辆的方位进行了设置和安放，通过获取C波段Radatsat-2卫星的全极化10米图像，并利用极化分解方法对以上车辆目标在典型方位0°、45°、90°的散射特性进行了测量。该方案中使用地质罗盘对车辆方位进行定位，其方位的测量值需要加入当地磁偏角的改正。磁偏角的改正量随着地点和时间为一变化量，精度不高，偏差在1度左右。利用罗盘进行现场测量时，罗盘容易受高压线、雷达站等局部动态电磁场变化的影响，需要对这些场景地物进行躲避。
方案二中采用星载Radarsat-2图像实现了对车辆目标在典型方位下的特性分析。其方案依赖于加拿大Radarsat-2SAR卫星的辐射标称精度，以及车辆目标的方位角测量精度。方案中采用了国外商业SAR卫星，其在条带模式下具有较高的定标精度。若进行目标特性分析与测量，都采用国外商业卫星数据，数据费用昂贵，并且原始数据在国外都有备份，不利于我国自身实验测量数据产权的保护。
为实现利用我国高分三号SAR卫星一米分辨率数据进行人工目标如车辆、飞机、建筑物等目标的雷达散射特性分析与测量，解决在此高分辨率下由于采用独立滑动聚束技术或混合滑动聚束技术无法保证在成像范围内各点处的辐射精度的一致性问题，本发明提出采用依据高分三号卫星轨道和成像参数，在被测目标体附近利用水平仪和GPS-RTK技术来布设、放置角反射器的方案，并依据辐射标定后的SAR图像进行被测目标体之雷达后向散射强度的计算方法。
发明内容
提供了本公开以解决现有技术中存在的上述问题。
本公开的第一方面提供了一种用于确定合成孔径雷达图像的散射特性的方法，所述方法包括：步骤S1、获取卫星在成像参数不变的情况下，对同一场景在相邻重访周期分别生成的第一图像数据和第二图像数据，所述重访周期为生成所述第一图像数据和所述第二图像数据的最小时间间隔；步骤S2、基于所述第一图像数据和所述第二图像数据来调整定标器放置位置和目标体放置位置；以及步骤S3、利用调整后的定标器放置位置和目标体放置位置，通过对所述场景的解析和图像辐射绝对定标来确定所述目标体的散射强度作为所述散射特性。
根据本公开第一方面的用于确定合成孔径雷达图像的散射特性的方法，在所述步骤S2中：调整所述定标器放置位置，使得角反射器地面的斜边与传感器成像的方位向保持平行且所述角反射器的主轴与所述传感器的视轴方向重合；以及调整所述目标体放置位置，使得所述目标体在距离向上的独立成像区宽度大于S1+W+S2；其中，S1为所述目标体自身高度引起的阴影区宽度，W为所述目标体自身宽度，S2为所述目标体自身高度引起的顶底位移高度。
根据本公开第一方面的用于确定合成孔径雷达图像的散射特性的方法，在所述步骤S3中，对所述场景的解析包括：配准所述第一图像数据和所述第二图像数据；通过斜地距纠正配准后的第一图像数据和第二图像数据作为地距图像；以及从所述地距图像中选取所述目标体所在的区域，消除背景影响后得到纯净目标体图像。
根据本公开第一方面的用于确定合成孔径雷达图像的散射特性的方法，在所述步骤S3中：根据理想角反射器后向散射强度与所述第二图像数据角反射器峰值散射强度的比值，对所述第二图像数据进行所述图像辐射绝对定标，以得到所述纯净目标体所在的所述第二图像数据的强度图像。
根据本公开第一方面的用于确定合成孔径雷达图像的散射特性的方法，在所述步骤S3中：基于所述强度图像，通过对所述目标体所在的目标区域进行散射强度积分，来确定所述目标体的散射强度作为所述散射特性。
本公开的第二方面提供了一种用于确定合成孔径雷达图像的散射特性的系统，所述系统包括：获取单元，被配置为，获取卫星在成像参数不变的情况下，对同一场景在相邻重访周期分别生成的第一图像数据和第二图像数据，所述重访周期为生成所述第一图像数据和所述第二图像数据的最小时间间隔；调整单元，被配置为，基于所述第一图像数据和所述第二图像数据来调整定标器放置位置和目标体放置位置；以及确定单元，被配置为，利用调整后的定标器放置位置和目标体放置位置，通过对所述场景的解析和图像辐射绝对定标来确定所述目标体的散射强度作为所述雷达散射特性。
根据本公开第二方面的用于确定合成孔径雷达图像的散射特性的系统，所述调整单元进一步被配置为：调整所述定标器放置位置，使得角反射器地面的斜边与传感器成像的方位向保持平行且所述角反射器的主轴与所述传感器的视轴方向重合；以及调整所述目标体放置位置，使得所述目标体在距离向上的独立成像区宽度大于S1+W+S2；其中，S1为所述目标体自身高度引起的阴影区宽度，W为所述目标体自身宽度，S2为所述目标体自身高度引起的顶底位移高度。
根据本公开第二方面的用于确定合成孔径雷达图像的散射特性的系统，所述确定单元包括场景解析单元，被配置为：配准所述第一图像数据和所述第二图像数据；通过斜地距纠正配准后的第一图像数据和第二图像数据作为地距图像；以及从所述地距图像中选取所述目标体所在的区域，消除背景影响后得到纯净目标体图像。
根据本公开第二方面的用于确定合成孔径雷达图像的散射特性的系统，所述确定单元还包括绝对定标单元，被配置为：根据理想角反射器后向散射强度与所述第二图像数据角反射器峰值散射强度的比值，对所述第二图像数据进行所述图像辐射绝对定标，以得到所述纯净目标体所在的所述第二图像数据的强度图像。
根据本公开第二方面的用于确定合成孔径雷达图像的散射特性的系统，所述确定单元进一步被配置为：基于所述强度图像，通过对所述目标体所在的目标区域进行散射强度积分，来确定所述目标体的散射强度作为所述散射特性。
本发明提供的技术方案能够达到的技术效果为：
扩展了我国高分三号SAR卫星产品的使用用途，可以使我国国产的SAR卫星数据直接服务于雷达目标特性的分析与测量。该方法摆脱了使用国外商业卫星数据的约束，降低了数据获取成本，并且可以保护实验场景、目标测量数据的安全。
丰富了传统雷达目标特性测量方式，传统的微波暗室等效目标测量法需要对目标与雷达照射波段的等效缩比，制作的目标缩比模型存在材质真实性不高，环境过于纯净理想，且目标模型制作费用高昂。利用在外场直接进行真实目标特性的测量，目标与场景的真实环境可以一次性获取，基于真实数据可以对目标与场景进行分别分析，更具有真实性。
附图说明
在不一定按比例绘制的附图中，相同的附图标记可以在不同的视图中描述相似的部件。具有字母后缀或不同字母后缀的相同附图标记可以表示相似部件的不同实例。附图大体上通过举例而不是限制的方式示出各种实施例，并且与说明书以及权利要求书一起用于对所公开的实施例进行说明。在适当的时候，在所有附图中使用相同的附图标记指代同一或相似的部分。这样的实施例是例证性的，而并非旨在作为本装置或方法的穷尽或排他实施例。
图1示出了根据本公开实施例的用于确定合成孔径雷达图像的散射特性的方法的流程图；
图2示出了根据本公开实施例的角反射器放置位置的示意图；
图3示出了根据本公开实施例的目标体放置位置的示意图；以及
图4示出了根据本公开实施例的用于确定合成孔径雷达图像的散射特性的系统的结构图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好的理解本公开的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本公开作详细说明。下面结合附图和具体实施例对本公开的实施例作进一步详细描述，但不作为对本公开的限定。本文中所描述的各个步骤，如果彼此之间没有前后关系的必要性，则本文中作为示例对其进行描述的次序不应视为限制，本领域技术人员应知道可以对其进行顺序调整，只要不破坏其彼此之间的逻辑性导致整个流程无法实现即可。
根据本公开的第一方面，提供了一种用于确定合成孔径雷达图像的散射特性的方法。
雷达目标特性依赖于以下三个条件：1)雷达成像参数如波段、极化；2)目标三维姿态如方位、滚动、俯仰，以及目标几何尺寸大小如长、宽、高；3)目标与雷达之间的几何关系如局部入射角、相对方位角。当某一固定目标放置于平坦场地中时，雷达目标特性的依赖条件可缩减为：雷达波段、极化、局部入射角、相对方位角。对于某一个确定SAR卫星传感器，其波段、极化为已知参数，因此在场地测量时的待定参数为局部入射角和相对方位角。此外，为避免待测目标体之间，以及周围环境的干扰，依据SAR成像原理需要在方位向与距离向上设定目标之间的间距，以及设定与周围环境地物之间的安全距离。
基于以上分析，为获取和设定雷达目标特性测量实验中的关键参数，并解决高分三号SAR卫星在滑动聚束成像模式下获取的SAR图像辐射定标精度不一致问题，以及目标散射特性测量场地干扰因素的消除问题，提出了本发明第一方面的技术方案。示出了根据本公开实施例的用于确定合成孔径雷达图像的散射特性的方法的流程图；如图1所示，在步骤S1、获取卫星在成像参数不变的情况下，对同一场景在相邻重访周期分别生成的第一图像数据和第二图像数据，所述重访周期为生成所述第一图像数据和所述第二图像数据的最小时间间隔；在步骤S2、基于所述第一图像数据和所述第二图像数据来调整定标器放置位置和目标体放置位置；在步骤S3、利用调整后的定标器放置位置和目标体放置位置，通过对所述场景的解析和图像辐射绝对定标来确定所述目标体的散射强度作为所述散射特性。
在步骤S1、获取卫星在成像参数不变的情况下，对同一场景在相邻重访周期分别生成的第一图像数据和第二图像数据，所述重访周期为生成所述第一图像数据和所述第二图像数据的最小时间间隔。
在一些实施例中，卫星保持成像参数不变对同一场景进行两次成像，它们之间的最小时间间隔称为重访周期。为获得准确的传感器及成像参数，需获得相邻重访周期的数据I1与I2，即第一图像数据和第二图像数据。通过对I1的解析，获知或计算准确的卫星过境时间T0、卫星飞行方向As、局部入射角度θp、入射方向
Figure GDA0003408153350000061
等参数作为第一元数据。利用所述第一元数据，为在I2成像中进行测量场地的选择、定标器与被测体的摆放提供依据。
在步骤S2、基于所述第一图像数据和所述第二图像数据来调整定标器放置位置和目标体放置位置。
在一些实施例中，调整所述定标器放置位置(包括但不限于，调整其摆放坐标、角度、朝向等)，使得角反射器地面的斜边与传感器成像的方位向保持平行且所述角反射器的主轴与所述传感器的视轴方向重合。图2示出了根据本公开实施例的角反射器放置位置的示意图，如图2所示，三角板角反射器为常用的SAR图像定标器，因其具有较大的半功率点宽度约40°、易加工且费用适中而广泛使用。为使三面角角反射器有最大响应，其方位
Figure GDA0003408153350000071
与仰角(E1)的放置应遵守以下原则：1)角反射器地面的斜边(AB)应与SAR传感器成像的方位向(As)保持平行；2)角反射器的主轴应与SAR的视轴方向
Figure GDA0003408153350000072
重合。
在一些实施例中，定标器放置过程中需要使用的仪器包括：水平仪，其测量精度为±0.5°；以及GPS-RTK接收机。通过水平仪的倾斜角度测量，设定角反射器主轴与SAR的视轴方向
Figure GDA00034081533500000711
重合。具体的放置过程如下：
(1)通过理论计算，三面角反射器主轴与底面(ABP)的夹角设定为35.26度。即在图2中，升高或降低斜边AB的高度使得SAR入射电磁波(s)与角反射器的底面夹角E2＝35.26°；
(2)调整仰角E1＝90°-θp-35.26°＝54.74-θp，其中θp为局部入射角。依据数据I1中得到的卫星位置依据正弦公式可计算得到地面点P处的局部入射角θp；
(3)调整底面A，B两点的高度，使得
Figure GDA0003408153350000073
保持水平。具体实现中可通过水平仪放置于
Figure GDA0003408153350000074
沿上，通过升高或降低A，B两点中其中一点的高度使得水平仪器的读数为0；
(4)调整底面长边
Figure GDA0003408153350000075
的方位，使其与SAR传感器成像方位向(As)保持平行。具体实现可通过固定P点旋转(ABP)底面的方式获得，其具体步骤可分解为：首先基于数据I1中获得的SAR图像四个角点位置(经纬度信息)，通过高斯投影获得四个角点的平面坐标，利用平面坐标进行平面o内的方位反算可获得卫星的飞行方位As。其次，在预放角反射器的放置点P处依据上一步反算得到的卫星飞行方位As，通过使用GPS-RTK技术进行方位As的测量放样，并在地面点P附近进行线划
Figure GDA0003408153350000076
的标记；常用国产GPS-RTK的放样精度在1厘米，若放样线
Figure GDA0003408153350000077
长度为2米，则其放样后的角度精度在0.3°以内。最后，在实地放置反射器时，仅使角反射器底边
Figure GDA0003408153350000078
与
Figure GDA0003408153350000079
平行即可确保
Figure GDA00034081533500000710
的方位与SAR传感器成像方位向(As)保持平行。
在一些实施例中，调整所述目标体放置位置，使得所述目标体在距离向上的独立成像区宽度大于S1+W+S2；其中，S1为所述目标体自身高度引起的阴影区宽度，W为所述目标体自身宽度，S2为所述目标体自身高度引起的顶底位移高度。目标体如车辆需放置于开阔场地，避开周围树木、建筑等地物的影响。若放置多个目标体，目标体之间应设置最小间隔距离。SAR在侧视方向发射脉冲并通过测距进行成像，因此在目标体的距离向上会有以下特殊成像现象：(1)等距的多目标点，其成像后会发生重叠混淆；(2)目标体背向雷达的部分会由于接收不到雷达照射而形成阴影区。
图3示出了根据本公开实施例的目标体放置位置的示意图；如图3所示，对于放置于平坦地面O内具有长(L)、宽(W)、高(H)的目标体，其在距离向上的独立成像区宽度应大于S1+W+S2时才能保证其成像特征的完整性。
在步骤S3，利用调整后的定标器放置位置和目标体放置位置，通过对所述场景的解析和图像辐射绝对定标来确定所述目标体的散射强度作为所述散射特性。
在一些实施例中，场景解析的目的是基于获取的SAR图像I1，寻找出可放置目标体的场地。较为理想放置目标体的场地环境应满足以下条件：地面平整以及场地开阔。
地面平整度(粗糙度)均以雷达波长为参考，粗糙度越大回波强度越强，地表上的植被、独立灌木等也会增大回波强度。水泥铺装地面(停车场、操场)、均匀草地(足球场)均为较为理想的目标体放置环境。在这些环境中，当目标体的后向散射强度、角反射器的后向散射强度均大于地面背景后向散射强度约20dB时，可忽略地面后向散射强度的影响。因此，在SAR图像中应选择色调较暗的平整开阔区为实验场地，其后向散射强度最好与平静水面色调相同，其后向散射系数约为-20dB。
场地开阔要求场地面积足够大，其面积应能容下全部待测目标体，并保证目标体之间的间隔大于独立成像区大小。
当理想的平整、开阔区较难实现时，可通过对SAR影像数据I1与I2进行基于相位的相干性分析实现配准，通过第二图像减去第一图像去除场地背景的影响后进行目标体后向散射强度的提取与计算。
因此，在一些实施例中，在步骤S3中，对所述场景的解析包括：
(1)配准所述第一图像数据和所述第二图像数据。具体地，通过相干性γ分析实现I1与I2图像配准。相干性的计算可由下式实现：
Figure GDA0003408153350000081
其中c1，c2分别为图像I1与I2的复数形式。通过窗口滑动，当γ取得极大值时，图像I1与I2实现配准。
(2)通过斜地距纠正，将配准后的第一图像数据和第二图像数据纠正后得到地距图像。具体地，通过斜地距纠正实现I1与I2图像在距离向上的纠正，得到SAR地距图像。在纠正过程中需要设定方位向与距离向的采样间隔分别为μr与μc。
(3)从所述地距图像中选取所述目标体所在的区域，消除背景影响后得到纯净目标体图像。具体地，截取I1与I2图像中目标体所在实验区域，通过I0＝I2-I1消除背景影响，得到纯净目标体的SAR图像I0；即利用第一图像数据去除第二图像数据中的背景杂波或噪声影响，得到消除背景与杂波影响后的纯净目标体图像。
在一些实施例中，在步骤S3中，根据理想角反射器后向散射强度与所述第二图像数据角反射器峰值散射强度的比值，对所述第二图像数据进行所述图像辐射绝对定标，以得到所述纯净目标体所在的所述第二图像数据的强度图像。其中所述理想角反射器后向散射强度基于公式计算得到，所述纯净目标体图像通过第二图像减去第一图像获得，所述理想角反射器后向散射强度可通过公式计算得到，所述纯净目标体的散射强度通过在去除背景后的第二幅数据中通过积分获得。具体地，在SAR图像中依据角反射器放置的位置，提取角反射器的峰值散射强度Ic。依据其与理想角反射器后向散射强度
Figure GDA0003408153350000091
之间的比，将图像I2进行绝对辐射定标。具体实现步骤如下：
(1)基于高分三号SAR图像的元数据文件，获得SAR图像中各点处的后向散射系数值，完成初始辐射定标。
(2)依据放置角反射器的位置，在SAR图像中通过峰值法，提取角反射器峰值响应值
Figure GDA0003408153350000092
通过SAR图像像素面积A＝μc·μr,获得角反射器的后向散射强度：
Figure GDA0003408153350000093
(3)计算角反射器峰值与理想角反射器峰值的比值
Figure GDA0003408153350000094
(4)对实验图像进行绝对定标处理，得到实验场数据的强度图像：
Figure GDA0003408153350000095
在一些实施例中，在步骤S3中，最终基于所述试验区的强度图像，通过对所述目标体所在的目标区域进行散射强度积分(例如面积分)，来确定所述目标体的散射强度(例如散射强度的分布与总和)作为所述散射特性。具体地，目标体后向散射强度的计算通过在目标成像区域内的散射强度积分进行实现，获得目标散射强度的总和；对于分布式目标，通过sinc函数插值获得目标散射区中各强散峰值点的位置和强度，形成目标散射区内的分布特征；最后形成以目标类型，入射角度与方位角度索引的目标特征矢量(总和以及分布特征)。其具体实现过程如下：
(1)在试验区图像
Figure GDA0003408153350000101
中,对背景区域进行统计建模，设定虚警概率为10-6，通过横虚警率(Constant False Alarm,CFAR)进行试验区内图像的阈值
Figure GDA0003408153350000102
的分割，大于
Figure GDA0003408153350000103
以上的像素区域Σij为目标区。
(2)在目标区内，进行核密度估计即可得到目标后向散射强度的分布。
(3)对目标区域进行强度积分，可获得目标的后向散射强度值
Figure GDA0003408153350000104
其中下标i,
Figure GDA0003408153350000105
本公开的第二方面提供了一种用于确定合成孔径雷达图像的散射特性的系统。图4示出了根据本公开实施例的用于确定合成孔径雷达图像的散射特性的系统的结构图。所述系统400包括：获取单元401，被配置为，获取卫星在成像参数不变的情况下，对同一场景在相邻重访周期分别生成的第一图像数据和第二图像数据，所述重访周期为生成所述第一图像数据和所述第二图像数据的最小时间间隔；调整单元402，被配置为，基于所述第一图像数据和所述第二图像数据来调整定标器放置位置和目标体放置位置；以及确定单元403，被配置为，利用调整后的定标器放置位置和目标体放置位置，通过对所述场景的解析和图像辐射绝对定标来确定所述目标体的散射强度作为所述雷达散射特性。
根据本公开第二方面的用于确定合成孔径雷达图像的散射特性的系统，所述调整单元402进一步被配置为：调整所述定标器放置位置，使得角反射器地面的斜边与传感器成像的方位向保持平行且所述角反射器的主轴与所述传感器的视轴方向重合；以及调整所述目标体放置位置，使得所述目标体在距离向上的独立成像区宽度大于S1+W+S2；其中，S1为所述目标体自身高度引起的阴影区宽度，W为所述目标体自身宽度，S2为所述目标体自身高度引起的顶底位移高度。
根据本公开第二方面的用于确定合成孔径雷达图像的散射特性的系统，所述确定单元403包括场景解析单元403a，被配置为：配准所述第一图像数据和所述第二图像数据；通过斜地距纠正配准后的第一图像数据和第二图像数据作为地距图像；以及从所述地距图像中选取所述目标体所在的区域，消除背景影响后得到纯净目标体图像。
根据本公开第二方面的用于确定合成孔径雷达图像的散射特性的系统，所述确定单元403包括场景解析单元403a，被配置为：配准所述第一图像数据和所述第二图像数据；通过斜地距纠正对配准后的第一图像数据和第二图像数据进行纠正作为地距图像；以及从所述地距图像中选取所述目标体所在的区域，消除背景影响后得到不含有背景的纯净目标体图像。
根据本公开第二方面的用于确定合成孔径雷达图像的散射特性的系统，所述确定单元403进一步被配置为：根据理想角反射器后向散射强度与所述第二图像数据角反射器峰值散射强度的比值，对所述第二图像数据进行所述图像辐射绝对定标，以得到所述纯净目标体所在的所述第二图像数据的强度图像。
根据本公开第二方面的用于确定合成孔径雷达图像的散射特性的系统，所述确定单元403进一步被配置为：基于所述试验强度图像，通过对所述目标体所在的目标区域进行散射强度积分，来确定所述目标体的散射强度作为所述散射特性。
综上，本发明提供的技术方案能够达到的技术效果为：(1)扩展了我国高分三号SAR卫星产品的使用用途，可以使我国国产的SAR卫星数据直接服务于雷达目标特性的分析与测量。该方法摆脱了使用国外商业卫星数据的约束，降低了数据获取成本，并且可以保护实验场景、目标测量数据的安全。(2)丰富了传统雷达目标特性测量方式，传统的微波暗室等效目标测量法需要对目标与雷达照射波段的等效缩比，制作的目标缩比模型存在材质真实性不高，环境过于纯净理想，且目标模型制作费用高昂。利用在外场直接进行真实目标特性的测量，目标与场景的真实环境可以一次性获取，基于真实数据可以对目标与场景进行分别分析，更具有真实性。
注意，根据本公开的各个实施例中的各个单元，可以实现为存储在存储器上的计算机可执行指令，由处理器执行时可以实现相应的步骤；也可以实现为具有相应逻辑计算能力的硬件；也可以实现为软件和硬件的组合(固件)。在一些实施例中，处理器可以实现为FPGA、ASIC、DSP芯片、SOC(片上系统)、MPU(例如但不限于Cortex)、等中的任何一种。处理器可以通信地耦合到存储器并且被配置为执行存储在其中的计算机可执行指令。存储器可以包括只读存储器(ROM)、闪存、随机存取存储器(RAM)、诸如同步DRAM(SDRAM)或Rambus DRAM的动态随机存取存储器(DRAM)、静态存储器(例如，闪存、静态随机存取存储器)等，其上以任何格式存储计算机可执行指令。计算机可执行指令可以被处理器访问，从ROM或者任何其他合适的存储位置读取，并加载到RAM中供处理器执行，以实现根据本公开各个实施例的无线通信方法。
此外，尽管已经在本文中描述了示例性实施例，其范围包括任何和所有基于本公开的具有等同元件、修改、省略、组合(例如，各种实施例交叉的方案)、改编或改变的实施例。权利要求书中的元件将被基于权利要求中采用的语言宽泛地解释，并不限于在本说明书中或本申请的实施期间所描述的示例，其示例将被解释为非排他性的。因此，本说明书和示例旨在仅被认为是示例，真正的范围和精神由以下权利要求以及其等同物的全部范围所指示。
以上描述旨在是说明性的而不是限制性的。例如，上述示例(或其一个或更多方案)可以彼此组合使用。例如本领域普通技术人员在阅读上述描述时可以使用其它实施例。另外，在上述具体实施方式中，各种特征可以被分组在一起以简单化本公开。这不应解释为一种不要求保护的公开的特征对于任一权利要求是必要的意图。相反，本发明的主题可以少于特定的公开的实施例的全部特征。从而，以下权利要求书作为示例或实施例在此并入具体实施方式中，其中每个权利要求独立地作为单独的实施例，并且考虑这些实施例可以以各种组合或排列彼此组合。本发明的范围应参照所附权利要求以及这些权利要求赋权的等同形式的全部范围来确定。

Claims (8)

1.一种用于确定合成孔径雷达图像的散射特性的方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤S1、获取卫星在成像参数不变的情况下，对同一场景在相邻重访周期分别生成的第一图像数据和第二图像数据，所述重访周期为生成所述第一图像数据和所述第二图像数据的最小时间间隔；
步骤S2、基于所述第一图像数据和所述第二图像数据来调整定标器放置位置和目标体放置位置；以及
步骤S3、利用调整后的定标器放置位置和目标体放置位置，通过对所述场景的解析和图像辐射绝对定标来确定所述目标体的散射强度作为所述散射特性；
在所述步骤S2中：
调整所述定标器放置位置，使得角反射器地面的斜边与传感器成像的方位向保持平行且所述角反射器的主轴与所述传感器的视轴方向重合；以及
调整所述目标体放置位置，使得所述目标体在距离向上的独立成像区宽度大于S1+W+S2；其中，S1为所述目标体自身高度引起的阴影区宽度，W为所述目标体自身宽度，S2为所述目标体自身高度引起的顶底位移高度。
2.根据权利要求1所述的用于确定合成孔径雷达图像的散射特性的方法，其特征在于，在所述步骤S3中，对所述场景的解析包括：
配准所述第一图像数据和所述第二图像数据；
通过斜地距纠正配准后的第一图像数据和第二图像数据作为地距图像；以及
从所述地距图像中选取所述目标体所在的区域，消除背景影响后得到纯净目标体图像。
3.根据权利要求2所述的用于确定合成孔径雷达图像的散射特性的方法，其特征在于，在所述步骤S3中：
根据理想角反射器后向散射强度与所述第二图像数据角反射器峰值散射强度的比值，对所述第二图像数据进行所述图像辐射绝对定标，以得到所述纯净目标体所在的所述第二图像数据的强度图像。
4.根据权利要求3所述的用于确定合成孔径雷达图像的散射特性的方法，其特征在于，在所述步骤S3中：
基于所述强度图像，通过对所述目标体所在的目标区域进行散射强度积分，来确定所述目标体的散射强度作为所述散射特性。
5.一种用于确定合成孔径雷达图像的散射特性的系统，其特征在于，所述系统包括：
获取单元，被配置为，获取卫星在成像参数不变的情况下，对同一场景在相邻重访周期分别生成的第一图像数据和第二图像数据，所述重访周期为生成所述第一图像数据和所述第二图像数据的最小时间间隔；
调整单元，被配置为，基于所述第一图像数据和所述第二图像数据来调整定标器放置位置和目标体放置位置；以及
确定单元，被配置为，利用调整后的定标器放置位置和目标体放置位置，通过对所述场景的解析和图像辐射绝对定标来确定所述目标体的散射强度作为所述雷达散射特性；所述调整单元进一步被配置为：
调整所述定标器放置位置，使得角反射器地面的斜边与传感器成像的方位向保持平行且所述角反射器的主轴与所述传感器的视轴方向重合；以及
调整所述目标体放置位置，使得所述目标体在距离向上的独立成像区宽度大于S1+W+S2；其中，S1为所述目标体自身高度引起的阴影区宽度，W为所述目标体自身宽度，S2为所述目标体自身高度引起的顶底位移高度。
6.根据权利要求5所述的用于确定合成孔径雷达图像的散射特性的系统，其特征在于，所述确定单元包括场景解析单元，被配置为：
配准所述第一图像数据和所述第二图像数据；
通过斜地距纠正配准后的第一图像数据和第二图像数据作为地距图像；以及
从所述地距图像中选取所述目标体所在的区域，消除背景影响后得到纯净目标体图像。
7.根据权利要求6所述的用于确定合成孔径雷达图像的散射特性的系统，其特征在于，所述确定单元还包括绝对定标单元，被配置为：
根据理想角反射器后向散射强度与所述第二图像数据角反射器峰值散射强度的比值，对所述第二图像数据进行所述图像辐射绝对定标，以得到所述纯净目标体所在的所述第二图像数据的强度图像。
8.根据权利要求7所述的用于确定合成孔径雷达图像的散射特性的系统，其特征在于，所述确定单元进一步被配置为：
基于所述强度图像，通过对所述目标体所在的目标区域进行散射强度积分，来确定所述目标体的散射强度作为所述散射特性。
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