CN115291216A - 星载sar图像获取方法、装置、电子设备及介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种星载SAR图像获取方法、装置、电子设备及介质，涉及合成孔径雷达技术领域。具体实现方式包括：获取针对目标区域的星载SAR回波数据，目标区域包括Ntarget个目标子区域；针对每个目标子区域，分别根据星载SAR回波数据和卫星轨迹模型，确定与目标子区域对应的第一目标子区域轨迹映射关系；根据星载SAR回波数据和卫星轨迹模型，确定与目标区域对应的多个第一目标区域轨迹映射关系；根据Ntarget个第一目标子区域轨迹映射关系以及多个第一目标区域轨迹映射关系，确定与目标区域对应的第二目标区域轨迹映射关系；以及根据第二目标区域轨迹映射关系与针对目标区域的星载SAR回波数据，确定针对目标区域的星载SAR图像。

Description

星载SAR图像获取方法、装置、电子设备及介质
技术领域
本发明涉及合成孔径雷达技术领域，尤指一种星载SAR图像获取方法、装置、电子设备、存储介质及计算机程序产品。
背景技术
在星载合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR）成像技术领域，卫星轨迹误差是影响星载SAR图像质量的主要因素之一。
卫星轨迹误差主要是指卫星平台位置测量值和实际值之间的偏差，该偏差会造成瞬时斜距的误差。瞬时斜距为构造方位向匹配滤波器的重要参数，所以它的偏差会使方位向匹配滤波失配，导致分辨率损失、信噪比下降等。此外，瞬时斜距还与目标的位置计算相关，其误差也会影响目标定位精度。因此，在星载SAR轨迹误差较大时，通常会出现SAR图像散焦的问题，从而降低了SAR图像的质量。
发明内容
本发明提供了一种星载SAR图像获取方法、装置、电子设备、存储介质及计算机程序产品，以期至少部分解决上述存在的技术问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种星载SAR图像获取方法，包括：获取针对目标区域的星载SAR回波数据，其中，目标区域包括Ntarget个目标子区域，Ntarget为大于等于3的整数；针对Ntarget个目标子区域中的每个目标子区域，分别根据星载SAR回波数据，在该目标子区域的成像时间内确定与N1个方位时刻对应的卫星的轨迹点，并根据N1个轨迹点和卫星轨迹模型，确定与目标子区域对应的第一目标子区域轨迹映射关系，N1为大于等于3的整数；根据星载SAR回波数据，在目标区域的成像时间内确定与N2个方位时刻对应的卫星的轨迹点，并根据N2个轨迹点和卫星轨迹模型，确定与目标区域对应的多个第一目标区域轨迹映射关系，N2为大于等于5的整数；根据Ntarget个第一目标子区域轨迹映射关系以及多个第一目标区域轨迹映射关系，确定与目标区域对应的第二目标区域轨迹映射关系；以及根据第二目标区域轨迹映射关系以及针对目标区域的星载SAR回波数据，确定针对目标区域的星载SAR图像。
根据本发明的实施例，根据N1个轨迹点和卫星轨迹模型，确定与目标子区域对应的第一目标子区域轨迹映射关系包括：针对N1个轨迹点中的每个轨迹点，根据轨迹点和第一步长，确定与轨迹点相关联的多个第一参考轨迹点；根据N1个轨迹点以及与N1个轨迹点分别相关联的多个第一参考轨迹点，得到多个第一轨迹点组合；根据多个第一轨迹点组合和卫星轨迹模型，确定与目标子区域对应的多个第二目标子区域轨迹映射关系；以及从多个第二目标子区域轨迹映射关系中确定目标子区域轨迹优化映射关系作为第一目标子区域轨迹映射关系。
根据本发明的实施例，根据N1个轨迹点和卫星轨迹模型，确定与目标子区域对应的第一目标子区域轨迹映射关系还包括：响应于从多个第二目标子区域轨迹映射关系中未匹配到目标子区域轨迹优化映射关系，更新第一步长为第二步长；以及基于第二步长，重复执行从多个第二目标子区域轨迹映射关系中确定目标子区域轨迹优化映射关系作为第一目标子区域轨迹映射关系的操作。
根据本发明的实施例，从多个第二目标子区域轨迹映射关系中确定目标子区域轨迹优化映射关系包括：分别使用多个第二目标子区域轨迹映射关系以及与目标子区域对应的星载SAR回波数据对目标子区域进行成像处理，得到多个复图像数据；根据多个复图像数据，得到多个成像对比度；以及响应于预设条件的触发，将多个成像对比度中最大成像对比度所对应的第二目标子区域轨迹映射关系，作为目标子区域轨迹优化映射关系。
根据本发明的实施例，预设条件包括以下之中的至少之一：本次寻优得到的最大成像对比度相对于前次寻优得到的最大成像对比度的增加量小于等于第一阈值；以及本次寻优对应的步长小于等于第二阈值。
根据本发明的实施例，Ntarget个第一目标子区域轨迹映射关系以及多个第一目标区域轨迹映射关系，确定与目标区域对应的第二目标区域轨迹映射关系包括：针对Ntarget个第一目标子区域轨迹映射关系中的每一个，在目标子区域的成像时间内确定与Norb个方位时刻对应的卫星的轨迹点，并基于第一目标子区域轨迹映射关系，分别确定Norb个轨迹点与该目标子区域的中心目标点之间的斜距，得到Norb个第一斜距；Norb为大于等于3的整数；针对多个第一目标区域轨迹映射关系中的每一个，基于第一目标区域轨迹映射关系，确定Ntarget个目标子区域中的每个目标子区域所对应的Norb个方位时刻下的斜距，得到Ntarget*Norb个第二斜距，针对多个第一目标区域轨迹映射关系中的每一个，确定Ntarget*Norb个第二斜距与Ntarget个第一目标子区域轨迹映射关系的Norb个第一斜距之间的偏差度；以及基于偏差度，从多个第一目标区域轨迹映射关系中确定目标区域轨迹优化映射关系作为第二目标区域轨迹映射关系。
根据本发明的实施例，根据N2个轨迹点和卫星轨迹模型，确定与目标区域对应的多个第一目标区域轨迹映射关系包括：针对N2个轨迹点中的每个轨迹点，根据轨迹点和第三步长，确定与轨迹点相关联的多个第二参考轨迹点；根据N2个轨迹点以及与N2个轨迹点分别相关联的多个第二参考轨迹点，得到多个第二轨迹点组合；以及根据多个第二轨迹点组合和卫星轨迹模型，确定与目标区域对应的多个第一目标区域轨迹映射关系。
根据本发明的实施例，Ntarget个第一目标子区域轨迹映射关系以及多个第一目标区域轨迹映射关系，确定与目标区域对应的第二目标区域轨迹映射关系还包括：响应于基于偏差度，从多个第一目标区域轨迹映射关系中未匹配到目标区域轨迹优化映射关系，更新第三步长为第四步长；以及基于第四步长，重复执行从多个第一目标区域轨迹映射关系中确定目标区域轨迹优化映射关系作为第二目标区域轨迹映射关系的操作。
根据本发明的实施例，基于偏差度，从多个第一目标区域轨迹映射关系中确定目标区域轨迹优化映射关系作为第二目标区域轨迹映射关系包括：从多个偏差度中确定最小偏差度；以及响应于最小偏差度小于等于第三阈值，将最小偏差度所对应的第一目标区域轨迹映射关系确定为目标区域轨迹优化映射关系。
根据本发明的实施例，基于偏差度，从多个第一目标区域轨迹映射关系中确定目标区域轨迹优化映射关系作为第二目标区域轨迹映射关系包括：从多个偏差度中确定最小偏差度；以及响应于本次寻优对应的步长小于等于第四阈值，将最小偏差度所对应的第一目标区域轨迹映射关系确定为目标区域轨迹优化映射关系。
根据本发明的另一方面，提供了一种星载SAR图像获取装置，包括：获取模块，用于获取针对目标区域的星载SAR回波数据，其中，目标区域包括Ntarget个目标子区域，Ntarget为大于等于3的整数；第一映射模块，用于针对Ntarget个目标子区域中的每个目标子区域，分别根据星载SAR回波数据，在该目标子区域的成像时间内确定与N1个方位时刻对应的卫星的轨迹点，并根据N1个轨迹点和卫星轨迹模型，确定与目标子区域对应的第一目标子区域轨迹映射关系，N1为大于等于3的整数；第二映射模块，用于根据星载SAR回波数据，在目标区域的成像时间内确定与N2个方位时刻对应的卫星的轨迹点，并根据N2个轨迹点和卫星轨迹模型，确定与目标区域对应的多个第一目标区域轨迹映射关系，N2为大于等于5的整数；确定模块，用于根据Ntarget个第一目标子区域轨迹映射关系以及多个第一目标区域轨迹映射关系，确定与目标区域对应的第二目标区域轨迹映射关系；以及成像模块，用于根据第二目标区域轨迹映射关系以及针对目标区域的星载SAR回波数据，确定针对目标区域的星载SAR图像。
根据本发明的另一方面，提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序，其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行实现如上所述的方法。
根据本发明的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有可执行指令，该指令被处理器执行时使处理器执行实现如上所述的方法。
根据本发明的另一方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序在被处理器执行时实现如上所述的方法。
附图说明
为进一步说明本发明的技术内容，以下将结合实例及附图来详细说明，其中：
图1是根据本发明实施例的星载SAR图像获取方法的流程图；
图2是根据本发明实施例的确定与每个轨迹点相关联的多个第一参考轨迹点的方法的示意图；
图3是根据本发明实施例的确定目标子区域轨迹优化映射关系过程中的成像模型；
图4是根据本发明实施例的寻找目标子区域轨迹优化映射关系的方法的示意图；
图5是根据本发明实施例的确定第二目标区域轨迹映射关系的方法的流程图；
图6A和图6B是采用本发明的方法对目标子区域成像图像质量进行改善之前的仿真实验结果；
图7、图8A至图8D分别是利用本发明的方法对点目标成像图像质量进行改善处理的仿真实验结果；
图9是采用本发明的方法处理之前在目标区域内的点目标的成像结果；
图10A至图10E是利用目标区域的最优轨迹估计对各点目标进行成像质量改善的结果；
图11是根据本发明实施例的星载SAR图像获取装置的框图；以及
图12是用来实现本发明实施例的星载SAR图像获取方法的电子设备的框图。
具体实施方式
下面将结合实施例和实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，以下方法中各个操作的序号仅作为该操作的表示以便描述，而不应被看作表示该各个操作的执行顺序。除非明确指出，否则该方法不需要完全按照所示顺序来执行。
图1是根据本发明实施例的星载SAR图像获取方法的流程图。
如图1所示，星载SAR图像获取方法包括操作S110~S150。
在操作S110，获取针对目标区域的星载SAR回波数据，其中，目标区域包括Ntarget个目标子区域。
在操作S120，针对Ntarget个目标子区域中的每个目标子区域，分别根据星载SAR回波数据，在该目标子区域的成像时间内确定与N1个方位时刻对应的卫星的轨迹点，并根据N1个轨迹点和卫星轨迹模型，确定与目标子区域对应的第一目标子区域轨迹映射关系。
在操作S130，根据星载SAR回波数据，在目标区域的成像时间内确定与N2个方位时刻对应的卫星的轨迹点，并根据N2个轨迹点和卫星轨迹模型，确定与目标区域对应的多个第一目标区域轨迹映射关系。
在操作S140，根据Ntarget个第一目标子区域轨迹映射关系以及多个第一目标区域轨迹映射关系，确定与目标区域对应的第二目标区域轨迹映射关系。
在操作S150，根据第二目标区域轨迹映射关系以及针对目标区域的星载SAR回波数据，确定针对目标区域的星载SAR图像。
根据本发明的实施例，目标区域例如可以包括Ntarget个目标子区域，Ntarget为大于等于3的整数。针对目标区域的星载SAR回波数据包括针对Ntarget个目标子区域的星载SAR回波数据。其中，针对每个目标子区域的星载SAR回波数据可以用于对该目标子区域进行成像处理，而针对每个目标区域的星载SAR回波数据可以用于对该目标区域进行成像处理。
根据本发明的实施例，由于星载SAR卫星的运动轨迹为平滑的曲线，根据这一特点，可以使用卫星轨迹模型来描述卫星在目标区域（或目标子区域）的成像时间内的轨迹历程。考虑到星载SAR轨迹误差具有低阶误差特点，可以使用卫星轨迹模型中的多项式系数来对卫星的运动轨迹误差进行校正，从而改善星载SAR回波数据成像质量。
由于星载SAR卫星的运动轨迹为平滑的曲线，因此卫星在目标区域（或目标子区域）的成像时间内的运动轨迹可以看作是由一系列的轨迹点构成，每个轨迹点用于表征卫星在相应方位时刻时的瞬时位置。后续可以从这些轨迹点中选取多个轨迹点来拟合得到最优的卫星轨迹模型的多项式系数，并将该多项式系数应用于卫星轨迹模型，从而得到目标区域（或目标子区域）的轨迹映射关系，进而使用目标区域（或目标子区域）的轨迹映射关系进行成像处理，得到针对目标区域（或目标子区域）的星载SAR图像。这里所谓最优的卫星轨迹模型的多项式系数是指在满足一定条件的情况下，基于该多项式系数得到的卫星轨迹模型具有最小的轨迹误差。
基于上述机制，针对每个目标子区域，可以在该目标子区域的成像时间内从针对该目标子区域的星载回波数据中确定与N1个方位时刻对应的卫星的轨迹点，N1为大于等于3的整数。接下来，可以根据N1个轨迹点和卫星轨迹模型，确定与该目标子区域对应的第一目标子区域轨迹映射关系。其中，第一目标子区域轨迹映射关系是针对目标子区域的最优轨迹估计，其描述了卫星在目标子区域的成像时间内的具有最小卫星轨迹误差的轨迹历程。利用第一目标子区域轨迹映射关系可以对目标子区域进行成像误差的校正。
根据本发明的实施例，针对目标区域，在该目标区域的成像时间内从针对目标区域的星载SAR回波数据中确定与N2个方位时刻对应的卫星的轨迹点，N2为大于等于5的整数。然后，根据N2个轨迹点和卫星轨迹模型，确定与目标区域对应的多个第一目标区域轨迹映射关系。其中，第一目标区域轨迹映射关系是针对目标区域的潜在最优轨迹估计，其描述了卫星在目标区域的成像时间内的潜在具有最小卫星轨迹误差的轨迹历程。
可以理解，第一目标子区域轨迹映射关系是针对目标子区域的最优轨迹估计，其实际上体现的是目标子区域成像时间内最接近真实情况的斜距历程。在获取Ntarget个第一目标子区域轨迹映射关系以及多个第一目标区域轨迹映射关系之后，可以利用Ntarget个第一目标子区域轨迹映射关系从多个第一目标区域轨迹映射关系中确定与目标区域对应的第二目标区域轨迹映射关系。其中，第二目标区域轨迹映射关系是针对目标区域的最优轨迹估计，其描述了卫星在目标区域的成像时间内的具有最小卫星轨迹误差的轨迹历程。利用第二目标区域轨迹映射关系可以对目标区域进行成像误差的校正，从而实现针对目标区域的星载SAR图像的质量改善。
接下来，可以根据第二目标区域轨迹映射关系以及针对目标区域的星载SAR回波数据进行成像处理，从而确定针对目标区域的星载SAR图像。可以理解，在本发明的实施例中，可以采取任意一种或多种合适的方式来进行星载SAR成像处理（包括针对目标区域和目标子区域进行成像处理），具体可以根据实际需要选择，本发明对此不做限定。
在本发明实施例的方案中，基于卫星轨道平滑的特点，利用卫星轨道模型和多个轨迹点，分别确定与多个目标子区域对应的第一目标子区域轨迹映射关系，并基于多个第一目标子区域轨迹映射关系从多个第一目标区域轨迹映射关系中确定与目标区域对应的第二目标区域轨迹映射关系，从而得到针对局部区域和整体区域的最优轨迹估计，能够保证区域对应成像时间内斜距误差的精确估计和补偿，提高了星载SAR图像的质量。
根据本发明的实施例，在上述操作S120中，根据N1个轨迹点和卫星轨迹模型，确定与目标子区域对应的第一目标子区域轨迹映射关系可以包括以下操作。
针对N1个轨迹点中的每个轨迹点，根据轨迹点和第一步长，确定与轨迹点相关联的多个第一参考轨迹点；根据N1个轨迹点以及与N1个轨迹点分别相关联的多个第一参考轨迹点，得到多个第一轨迹点组合；根据多个第一轨迹点组合和卫星轨迹模型，确定与目标子区域对应的多个第二目标子区域轨迹映射关系；以及从多个第二目标子区域轨迹映射关系中确定目标子区域轨迹优化映射关系作为第一目标子区域轨迹映射关系。
图2是根据本发明实施例的确定与每个轨迹点相关联的多个第一参考轨迹点的方法的示意图。以下将以轨迹点P为例来说明确定与该轨迹点P相关联的多个第一参考轨迹点的示例过程。
如图2所示，在空间三维坐标系xyz中，y方向表示卫星运行轨迹的方位向，即航迹方向。(x-z)平面表示垂直于航迹方向的平面。
例如，对于轨迹点P，其在(x-z)平面上对应的坐标为(x,z)。以该轨迹点P为中心且以第一步长η为步长，建立如图2所示的网格并取值，可以得到与轨迹点P相关联的多个第一参考轨迹点，例如第一参考轨迹点P1、第一参考轨迹点P2、第一参考轨迹点P3和第一参考轨迹点P4。第一参考轨迹点P1至P4在(x-z)平面上对应的坐标分别为(x,z+η)、(x+η,z)、(x,z-η)、(x-η,z)。
类似地，针对N1个轨迹点中的其他任意一个轨迹点，可以采用上述方法，确定与这些轨迹点相关联的多个第一参考轨迹点。后续N1个轨迹点及其对应的第一参考轨迹点可以用于形成多个第一轨迹点组合。
根据本发明的实施例，第一轨迹点组合是由N1个方位时刻对应的轨迹点或者第一参考轨迹点构成的轨迹点集合。第一轨迹点组合的数量由轨迹点的数量以及与轨迹点关联的多个第一参考轨迹点的数量来确定。
例如，假设N1个方位时刻对应的轨迹点包括轨迹点P、轨迹点G和轨迹点M，其中与每个轨迹点相关联的多个第一参考轨迹点为4个，则第一轨迹点组合的数量为53。在一个示例中，第一轨迹点组合例如可以表示为（P，G，M）、（P，G1，M1）、或者（P2，G，M1）等等，其中P2、G1和M1分别为轨迹点P、轨迹点G和轨迹点M的第一参考轨迹点。
根据本发明的实施例，根据第一轨迹点组合，可以拟合得到一组卫星轨迹模型的多项式系数，将该多项式系数应用于卫星轨迹模型，可以得到与目标子区域对应的第二目标子区域轨迹映射关系。其中第一轨迹点组合与第二目标子区域轨迹映射关系具有一一对应关系。
在一个示例中，卫星轨迹模型可以采用以下公式（1）来表示。
Figure DEST_PATH_IMAGE001
（1）
在公式（1）中，(Xs, Ys, Zs)表示卫星的瞬时位置，N-1表示卫星轨迹模型的多项式的阶数，t表示方位向采样时刻，(an,bn,cn)（n=0,…,N-1）表示卫星轨迹模型中的多项式系数。其中，N可以根据第一轨迹点组合中轨迹点的数量来确定。
根据第一轨迹点组合以及上述公式（1）所示的卫星轨迹模型，可以求解得到卫星轨迹模型的多项式系数的表达式。需要说明的是，多项式系数an、bn和cn的求解过程类似，为了节省篇幅，这里以求解多项式系数an为例说明多项式系数的求解过程。
在本发明实施例中，可以根据第一轨迹点组合以及上述公式（1）所示的卫星轨迹模型，求解得到如公式（2）所示的卫星轨迹模型的多项式系数an的表达式。
Figure 305355DEST_PATH_IMAGE002
（2）
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE003
、A和La分别可以采用以下公式（3）~（5）来表示。
Figure 599327DEST_PATH_IMAGE004
（3）
Figure DEST_PATH_IMAGE005
（4）
Figure 379064DEST_PATH_IMAGE006
（5）
在公式（2）~（5）中，
Figure 836590DEST_PATH_IMAGE003
表示多项式系数在x方向上的分量的矩阵表达，A表示根据 选取的方位时刻所生成的大小为N*N的系数矩阵，La表示N个方位时刻时卫星的瞬时位置在 x方向上的分量，T表示矩阵转置，ti（i=1,…,N）表示第i个方位向采样时刻，XSi（i=1,…,N） 表示第i个方位时刻卫星的瞬时位置在x方向上的位置坐标，an（n=0,…,N-1）表示卫星在x 方向上的位置坐标随方位时刻变化的多项式各阶系数。
类似地，可以根据多项式系数an的求解方式，得到多项式系数bn和cn，多项式系数bn和cn分别与多项式系数an具有类似的表达形式，这里不再赘述。
接下来，在获取多项式系数an、bn和cn之后，可以将多项式系数an、bn和cn应用于上述公式（1），得到与目标子区域对应的第二目标子区域轨迹映射关系。类似地，采用以上所述的方法，根据多个第一轨迹点组合和卫星轨迹模型，可以确定与目标子区域对应的多个第二目标子区域轨迹映射关系。
根据本发明的实施例，从多个第二目标子区域轨迹映射关系中确定目标子区域轨迹优化映射关系可以包括以下操作。
分别使用多个第二目标子区域轨迹映射关系以及与目标子区域对应的星载SAR回波数据对目标子区域进行成像处理，得到多个复图像数据；根据多个复图像数据，得到多个成像对比度；以及响应于预设条件的触发，将多个成像对比度中最大成像对比度所对应的第二目标子区域轨迹映射关系，作为目标子区域轨迹优化映射关系。
根据本发明的实施例，不同的第一轨迹点组合可以拟合得到各自对应的第二目标子区域轨迹映射关系。各个第二目标子区域轨迹映射关系是针对目标子区域的初步轨迹估计，其描述了卫星在目标子区域的成像时间内的潜在具有最小卫星轨迹误差的轨迹历程。各个轨迹历程对于同一目标子区域可能会产生不同的斜距历程，由此产生不同的瞬时斜距的误差，最终表现为成像质量上的差异。
为了降低针对目标子区域成像处理中的卫星轨迹误差，以使针对目标子区域成像处理中斜距误差最小，从而使得成像结果聚焦效果最优，可以基于最大对比度的准则从多个第二目标子区域轨迹映射关系中确定目标子区域轨迹优化映射关系，并将目标子区域轨迹优化映射关系作为第一目标子区域轨迹映射关系。
根据本发明的实施例，分别利用多个第二目标子区域轨迹映射关系以及与目标子区域对应的星载SAR回波数据对目标子区域进行成像处理，可以得到多个复图像数据。根据多个复图像数据，可以得到多个成像对比度。
在一个示例中，可以使用以下公式（6）来确定成像对比度。
Figure DEST_PATH_IMAGE007
（6）
在公式（6）中，
Figure 650962DEST_PATH_IMAGE008
表示成像对比度，
Figure DEST_PATH_IMAGE009
表示复图像幅值的方差，
Figure 286474DEST_PATH_IMAGE010
表示复图像幅值的均值，
Figure DEST_PATH_IMAGE011
表示复图像数据。
根据本发明的实施例，复图像幅值的方差和复图像幅值的均值可以根据复图像数据来确定。在一个示例中，复图像幅值的方差和复图像幅值的均值可以分别使用以下公式（7）和公式（8）来确定。
Figure 615824DEST_PATH_IMAGE012
（7）
Figure DEST_PATH_IMAGE013
（8）
在公式（7）和公式（8）中，k表示距离向采样时刻，t表示方位向采样时刻，M表示复图像的像素大小。
基于上述公式（6）~（8），可以根据多个复图像数据，得到与多个复图像数据分别对应的多个成像对比度。在满足预设条件的情况下，可以基于最大对比度的准则，从多个成像对比度中确定最大成像对比度所对应的第二目标子区域轨迹映射关系，作为目标子区域轨迹优化映射关系。
在一些实施例中，如果不满足预设条件，将无法从多个第二目标子区域轨迹映射关系中匹配到目标子区域轨迹优化映射关系，即无法寻找到与目标子区域对应的最优目标子区域轨迹映射关系。在此情况下，可以将第一步长更新为第二步长，并基于第二步长，重复执行从多个第二目标子区域轨迹映射关系中确定目标子区域轨迹优化映射关系作为第一目标子区域轨迹映射关系的操作。如果基于第二步长从多个第二目标子区域轨迹映射关系中可以确定目标子区域轨迹优化映射关系，则将该目标子区域轨迹优化映射关系作为第一目标子区域轨迹映射关系。需要说明的是，基于第二步长从多个第二目标子区域轨迹映射关系中确定目标子区域轨迹优化映射关系作为第一目标子区域轨迹映射关系的过程，与基于第一步长从多个第二目标子区域轨迹映射关系中确定目标子区域轨迹优化映射关系作为第一目标子区域轨迹映射关系的过程类似，这里不再赘述。
根据本发明的实施例，可以设置多个第二步长以进行多轮寻优。例如，在利用一个第二步长未匹配到目标子区域轨迹优化映射关系的情况下，还可以利用另一个第二步长来进行寻优；如此重复操作，直至确定一个目标子区域轨迹优化映射关系作为第一目标子区域轨迹映射关系，或者确定不存在目标子区域轨迹优化映射关系。
根据本发明的实施例，以上所述的预设条件包括以下之中的至少之一：本次寻优得到的最大成像对比度相对于前次寻优得到的最大成像对比度的增加量小于等于第一阈值，以及本次寻优对应的步长小于等于第二阈值。可以理解，第一阈值和第二阈值以及第一步长和第二步长可以根据实际情况来设定，本发明对此不做限定。
下面将结合图3和图4来说明寻找目标子区域轨迹优化映射关系的示例过程。
图3是根据本发明实施例的确定目标子区域轨迹优化映射关系过程中的成像模型。
如图3所示，y方向表示卫星运行轨迹的方位向，即航迹方向。(x-z)平面表示垂直于航迹方向的平面。Q点表示目标子区域的中心目标点。卫星沿着y方向飞行，可以确定一条卫星飞行的实际轨迹（如图3中虚线所示）。在目标子区域的成像时间范围内，从实际轨迹上确定多个轨迹点。根据该多个轨迹点可以拟合得到一条理想轨迹（如图3中实线所示）。
在图3中，Re、Rs分别表示中心目标点Q处含误差的斜距和实际斜距。通过比较Re和Rs可知，由于卫星轨迹误差的存在，会导致瞬时斜距的误差。而瞬时斜距的误差会影响目标定位精度，进而降低SAR图像的质量。
如前文所介绍的，星载SAR卫星的运动轨迹可以视为一条平滑的曲线。基于这一特点，可以使用卫星轨迹模型来对卫星轨道位置进行描述。另外，考虑到星载SAR轨迹误差具有低阶误差特点，可以使用卫星轨迹模型中的多项式系数来对卫星的运动轨迹误差进行校正，从而改善星载SAR回波数据成像质量。由此，可以将求解最小卫星轨迹误差的轨迹历程问题转换为寻找一组最优的卫星轨迹模型的多项式系数。但是，卫星轨迹模型中多项式各阶系数数量级差别很大，且线性项、常数项无法搜索，因此，无法直接对多项式系数进行搜索优化。在本发明实施例中，可以采用搜索迭代轨迹点位置的方法，对多项式系数进行寻优，以便得到目标子区域轨迹优化映射关系，进而利用目标子区域轨迹优化映射关系来改善星载SAR回波数据成像质量。
图4是根据本发明实施例的寻找目标子区域轨迹优化映射关系的方法的示意图。
如图4所示，寻找目标子区域轨迹优化映射关系的方法包括操作S401~S409。
在操作S401，获取N1个轨迹点。根据本发明的实施例，在目标子区域成像时间内，从星载SAR回波数据中确定与N1个方位时刻对应的卫星的轨迹点，N1为大于等于3的整数，得到N1个轨迹点。
在操作S402，获取第一步长。根据本发明的实施例，第一步长可以根据实际情况设定，本发明对此不做限定。
在操作S403，确定多个第一轨迹点组合。
根据本发明的实施例，针对N1个轨迹点中的每个轨迹点，可以根据该轨迹点以及第一步长，确定与该轨迹点相关联的多个第一参考轨迹点，并根据N1个轨迹点以及与N1个轨迹点分别相关联的多个第一参考轨迹点，得到多个第一轨迹点组合。其中确定第一参考轨迹点和第一轨迹点组合的方式与以上描述的过程类似，这里不做赘述。
在操作S404，确定多个第二目标子区域轨迹映射关系。根据本发明的实施例，基于以上公式（1）~（5），可以根据多个第一轨迹点组合，拟合得到多个第二目标子区域轨迹映射关系。
在操作S405，确定多个复图像数据。
例如，分别利用多个第二目标子区域轨迹映射关系以及与目标子区域对应的星载SAR回波数据对目标子区域进行成像处理，可以得到多个复图像数据。
在操作S406，确定多个成像对比度。根据本发明的实施例，基于以上公式（6）~（8），可以根据多个复图像数据，确定多个成像对比度。
在操作S407，判断是否满足预设条件，若是，执行操作S408，否则，执行操作S409。
预设条件可以包括以下之中的至少之一：确定本次寻优得到的最大成像对比度相对于前次寻优得到的最大成像对比度的增加量小于等于第一阈值，以及本次寻优对应的步长小于等于第二阈值。如果满足预设条件，则执行操作S408，否则，执行操作S409。
在操作S408，将多个成像对比度中最大成像对比度所对应的第二目标子区域轨迹映射关系，作为目标子区域轨迹优化映射关系。
在操作S409，更新第一步长为第二步长，重复执行操作S403~S407，直至确定目标子区域轨迹优化映射关系。
根据本发明的实施例，如果不满足预设条件，说明没有寻找到匹配的目标子区域轨迹优化映射关系。此时可以将第一步长更新为第二步长，并重复执行操作S403~407，直至确定目标子区域轨迹优化映射关系。然后，将该目标子区域轨迹优化映射关系作为第一目标子区域轨迹映射关系，以便后续利用第一目标子区域轨迹映射关系对目标子区域的星载SAR回波数据成像进行校正，从而提高目标子区域成像时间范围内的星载SAR图像质量。
根据本发明的实施例，在上述操作S130中，根据N2个轨迹点和卫星轨迹模型，确定与目标区域对应的多个第一目标区域轨迹映射关系可以包括以下操作。
针对N2个轨迹点中的每个轨迹点，根据轨迹点和第三步长，确定与轨迹点相关联的多个第二参考轨迹点；根据N2个轨迹点以及与N2个轨迹点分别相关联的多个第二参考轨迹点，得到多个第二轨迹点组合；以及根据多个第二轨迹点组合和卫星轨迹模型，确定与目标区域对应的多个第一目标区域轨迹映射关系。
在本发明实施例中，确定第二参考轨迹点、第二轨迹点组合以及多个第一目标区域轨迹映射关系的过程分别与确定第一参考轨迹点、第一轨迹点组合以及多个第二目标子区域轨迹映射关系的过程相同或者类似，为节省篇幅，这里不做赘述。
根据本发明的实施例，第一目标子区域轨迹映射关系是针对目标子区域的最优轨迹估计，其实际上体现的是目标子区域成像时间内最接近真实情况的斜距历程。但是，在针对目标区域的成像时间范围内，不同成像几何下对卫星轨迹误差的敏感度各不相同。为了能够获得针对目标区域的最优轨迹估计，实现针对目标区域的星载SAR图像的质量改善，可以在获取与Ntarget个目标子区域分别对应的第一目标子区域轨迹映射关系之后，利用Ntarget个第一目标子区域轨迹映射关系来确定针对目标区域的第二目标区域轨迹映射关系，以便利用第二目标区域轨迹映射关系来改善目标区域成像时间范围内的图像质量。
图5是根据本发明实施例的确定第二目标区域轨迹映射关系的方法的流程图。
如图5所示，确定第二目标区域轨迹映射关系的方法包括操作S541~S544。
在操作S541，针对Ntarget个第一目标子区域轨迹映射关系中的每一个，在目标子区域的成像时间内确定与Norb个方位时刻对应的卫星的轨迹点，并基于第一目标子区域轨迹映射关系，分别确定Norb个轨迹点与该目标子区域的中心目标点之间的斜距，得到Norb个第一斜距。
在操作S542，针对多个第一目标区域轨迹映射关系中的每一个，基于第一目标区域轨迹映射关系，确定Ntarget个目标子区域中的每个目标子区域所对应的Norb个方位时刻下的斜距，得到Ntarget*Norb个第二斜距。
在操作S543，针对多个第一目标区域轨迹映射关系中的每一个，确定Ntarget*Norb个第二斜距与Ntarget个第一目标子区域轨迹映射关系的Norb个第一斜距之间的偏差度。
在操作S544，基于偏差度，从多个第一目标区域轨迹映射关系中确定目标区域轨迹优化映射关系作为第二目标区域轨迹映射关系。
根据本发明的实施例，目标区域包括Ntarget个目标子区域，Ntarget个目标子区域中的每一个分别对应一个第一目标子区域轨迹映射关系。对于每个第一目标子区域轨迹映射关系，在目标子区域的成像时间内确定与Norb个方位时刻对应的卫星的轨迹点，Norb为大于等于3的整数。然后，基于该第一目标子区域轨迹映射关系，分别确定Norb个轨迹点与该目标子区域的中心目标点之间的斜距，得到Norb个第一斜距。采用上述方法，基于Ntarget个第一目标子区域轨迹映射关系，可以得到Ntarget*Norb个第一斜距。
根据本发明的实施例，针对每个第一目标区域轨迹映射关系，根据该第一目标区域轨迹映射关系，可以确定Ntarget个目标子区域中的每个目标子区域所对应的Norb个方位时刻下的斜距，得到Ntarget*Norb个第二斜距。
可以理解，第一目标区域轨迹映射关系是针对目标区域的潜在最优轨迹估计，其描述了卫星在目标区域的成像时间内的潜在具有最小卫星轨迹误差的轨迹历程。而第一目标子区域轨迹映射关系是针对目标子区域的最优轨迹估计。如果第一目标区域轨迹映射关系所表征的在目标区域成像时间内的整体轨迹与Ntarget个第一目标子区域轨迹映射关系所表征的在目标子区域成像时间内的局部轨迹能够很好的贴合，使得各个目标子区域内的目标在整体轨迹估计下的斜距历程与目标子区域的最优轨迹估计下的斜距历程之间的偏差尽可能的小，则说明该第一目标区域轨迹映射关系有较大可能是针对目标区域的最优轨迹估计。
基于这一机制，可以基于Ntarget个第一目标子区域轨迹映射关系得到的Ntarget*Norb个第一斜距与基于第一目标区域轨迹映射关系得到的Ntarget*Norb个第二斜距之间的偏差度，从多个第一目标区域轨迹映射关系中确定目标区域轨迹优化映射关系作为第二目标区域轨迹映射关系。
可以理解，基于每个第一目标区域轨迹映射关系，可以确定一个偏差度。因此，根据多个第一目标区域轨迹映射关系，可以确定多个偏差度。
根据本发明的实施例，基于偏差度从多个第一目标区域轨迹映射关系中确定目标区域轨迹优化映射关系作为第二目标区域轨迹映射关系可以包括如下操作：从多个偏差度中确定最小偏差度，以及在最小偏差度小于等于第三阈值的情况下，将最小偏差度所对应的第一目标区域轨迹映射关系确定为目标区域轨迹优化映射关系。由此，实现从多个第一目标区域轨迹映射关系中确定目标区域轨迹优化映射关系作为第二目标区域轨迹映射关系。
在一些实施例中，基于偏差度从多个第一目标区域轨迹映射关系中确定目标区域轨迹优化映射关系作为第二目标区域轨迹映射关系还可以包括如下操作：从多个偏差度中确定最小偏差度，在本次寻优对应的步长小于等于第四阈值的情况下，将最小偏差度所对应的第一目标区域轨迹映射关系确定为目标区域轨迹优化映射关系。由此，实现从多个第一目标区域轨迹映射关系中确定目标区域轨迹优化映射关系作为第二目标区域轨迹映射关系。
根据本发明的实施例，如果基于偏差度未匹配到目标区域轨迹优化映射关系，可以在确定多个第一目标区域轨迹映射关系的过程中，将第三步长更新为第四步长，并基于第四步长，重复执行从多个第一目标区域轨迹映射关系中确定目标区域轨迹优化映射关系作为所述第二目标区域轨迹映射关系的操作。如果基于第四步长，从多个第一目标区域轨迹映射关系中可以确定目标区域轨迹优化映射关系，则将该目标区域轨迹优化映射关系作为第二目标区域轨迹映射关系。需要说明的是，基于第四步长从多个第一目标区域轨迹映射关系中确定目标区域轨迹优化映射关系作为第二目标区域轨迹映射关系的过程，与基于第三步长从多个第一目标区域轨迹映射关系中确定目标区域轨迹优化映射关系作为第二目标区域轨迹映射关系的过程类似，这里不再赘述。
根据本发明的实施例，可以设置多个第四步长以进行多轮寻优。例如，在利用一个第四步长未匹配到目标区域轨迹优化映射关系的情况下，还可以利用另一个第四步长来进行寻优；如此重复操作，直至确定一个目标区域轨迹优化映射关系作为第二目标区域轨迹映射关系，或者确定不存在目标区域轨迹优化映射关系。
根据本发明的实施例，以上所述的偏差度可以为方差、差值、偏差、标准差等，本发明对此不做限定。
需要说明的是，以上所述的第三阈值、第四阈值、第三步长和第四步长可以根据实际需要设置，本发明对此不做限定。
在本发明实施例中，基于多个第一目标子区域轨迹映射关系从多个第一目标区域轨迹映射关系中确定与目标区域对应的第二目标区域轨迹映射关系，从而得到针对目标区域的最优轨迹估计，能够保证目标区域对应成像时间内斜距误差的精确估计和补偿，提高了目标区域成像时间范围内的星载SAR图像的质量。
为了使本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例来说明本发明的优势。
在本发明实施例中，仿真实验的主要雷达参数如表1所示。如表1所示，仿真实验的主要雷达参数包括载频、调频率、采样频率、脉冲宽度、脉冲重复频率、斜视角和合成孔径时间。其中，载频为9.6GHz，调频率为1.1×1013Hz/s，采样频率为133333333Hz，脉冲宽度为9.24μs，脉冲重复频率为4567Hz，斜视角为0˚，合成孔径时间约为1s。
Figure 126309DEST_PATH_IMAGE014
表1
图6A和图6B是采用本发明的方法对目标子区域成像图像质量进行改善之前的仿真实验结果。需要说明的是，为了简便描述，下面将目标子区域称为点目标，对此后续将不再赘述。
图6A是采用本发明的方法处理之前点目标的成像结果。如图6A所示，由于受到卫星轨迹误差的影响，点目标的成像图像在方位向上出现了明显的散焦现象。
图6B是与图6A对应的点目标方位向剖面图。根据图6B中示出的点目标方位向剖面图可知，由于受到卫星轨迹误差的影响，主瓣与旁瓣严重混叠、无法分辨，这影响了点目标在方位向上的分辨率。
图7、图8A至图8D分别是利用本发明的方法对点目标成像图像质量进行改善处理的仿真实验结果。
在利用本发明的方法对点目标成像图像质量进行改善处理过程中，对卫星轨迹点加入垂直于航向的误差。在点目标成像时间内选取5个方位时刻的轨迹点，并针对5个轨迹点中的每一个，确定与该轨迹点相关联的4个第一参考轨迹点。根据5个轨迹点及其对应的20个第一参考轨迹点，得到55个第一轨迹点组合。接下来，利用55个第一轨迹点组合确定了第一目标子区域轨迹映射关系，并基于第一目标子区域轨迹映射关系与点目标对应的星载SAR回波数据进行成像处理，得到点目标的成像结果。
在本发明实施例中，分别采用了不同的步长策略进行寻优，以成像对比度的增加量小于10-2为停止条件，以寻找到与点目标对应的第一目标子区域轨迹映射关系，并基于第一目标子区域轨迹映射关系对点目标成像，得到如图7、图8A至图8D所示的成像结果。其中，图7显示了初始步长为1m，每次迭代减少0.2m，经过2次迭代后停止（以下称第一步长策略）的成像结果。图8A至图8D显示了固定步长为0.2m，经过8次迭代后停止（以下称第二步长策略）的成像结果。
请一并参考图6A、图6B和图7，相比于采用本发明的方法处理之前点目标的成像结果，以第一步长策略得到的成像结果能够明显改善点目标在方位向上出现的散焦问题，点目标的聚焦程度得到了良好改善。并且，采用本发明的方法能够清晰区分主瓣与旁瓣，提升了点目标在方位向上的分辨率。由此，提高了星载SAR图像的质量。
类似地，通过比较图6A与图8A和图8B可知，以第二步长策略得到的成像结果同样能够明显改善点目标在方位向上出现的散焦问题，点目标的聚焦程度得到了良好改善。另外，通过对比图6B与图8C和图8D可知，采用本发明的方法能够清晰区分主瓣与旁瓣，提升了点目标在方位向上的分辨率。由此提高了星载SAR图像的质量。
在本发明实施例中，还比较了利用两种步长策略对点目标成像图像质量进行改善的结果，其比较结果如表2所示。
Figure DEST_PATH_IMAGE015
表2
在本发明实施例中，可以使用峰值旁瓣比、积分旁瓣比和成像对比度来评价对点目标成像图像质量改善的情况。如表2所示，利用第一步长策略处理得到的峰值旁瓣比、积分旁瓣比分别为-13.255dB和-9.79dB，利用第二步长策略处理得到的峰值旁瓣比、积分旁瓣比分别为-13.258dB和-9.79dB。可以理解，利用第一步长策略和第二步长策略得到的峰值旁瓣比均接近-13.26dB，且积分旁瓣比均接近-10dB，可以满足图像聚焦要求。另外，利用第一步长策略处理得到的峰值旁瓣比、积分旁瓣比和成像对比度，与利用第二步长策略处理得到的峰值旁瓣比、积分旁瓣比和成像对比度，具有较好的一致性，这与图7、图8A至图8D所示的成像结果一致，说明采用本发明的方法具有较好的适应性，可以采用不同的步长策略对点目标成像图像质量进行改善，以提高星载SAR图像的质量。
在一些实施例中，还可以利用本发明的方法对目标区域内的多个点目标进行成像图像质量改善。下面将结合具体的实施例对此进行详细说明。
图9是采用本发明的方法处理之前在目标区域内的点目标的成像结果。
如图9所示，目标区域中包括5个点目标，例如点目标A、点目标B、点目标C、点目标D和点目标E。各点目标受卫星轨迹误差影响，均存在方位向的散焦。
为了改善目标区域中各点目标成像质量，利用本发明的方法进行轨迹寻优，可以得到各点目标情况下的最优轨迹估计（即第一目标子区域轨迹映射关系），对应的各目标成像质量改善情况如表3所示。如表3所示，各点目标对应的峰值旁瓣比基本接近-13.26dB，且积分旁瓣比基本接近-10dB，可以满足图像聚焦要求，目标区域中的各点目标的聚焦程度能够得到良好的改善。
Figure 795188DEST_PATH_IMAGE016
表3
可以理解，各点目标对应的最优轨迹估计结果表征了对应点目标合成孔径时间内的最接近实际轨迹的估计结果。根据本发明的方法，可以对每个点目标在合成孔径时间内选取3个方位时刻对应的卫星的轨迹点，并计算对应最优估计轨迹下的第一斜距，得到15个方位时刻下的第一斜距。
接下来，可以以这15个方位时刻以及对应的点目标的第一斜距为准，在目标区域的成像时间内选取对应的15个方位时刻下的轨迹点，并以斜距误差最小为寻优条件，以拟合得到针对目标区域的最优轨迹估计（即第二目标区域轨迹映射关系）。并利用目标区域的最优轨迹估计对目标区域中的各点目标进行成像质量改善，得到如表4以及图10A至图10E所示的结果。
Figure DEST_PATH_IMAGE017
表4
表4是利用目标区域的最优轨迹估计对目标区域中的各点目标进行成像质量改善的结果。图10A至图10E是利用目标区域的最优轨迹估计对各点目标进行成像质量改善的结果。
如表4和图10A至图10E所示，利用目标区域的最优轨迹估计对目标区域中的各点目标进行成像质量改善，可以使各点目标聚焦效果得到明显改善。而且，通过比较表3和表4可知，利用目标区域的最优轨迹估计对各点目标进行成像质量改善的结果，与各点目标对应的最优轨迹估计对自身成像质量改善的结果具有较好的一致性。
基于上述星载SAR图像获取方法，本发明还提供了一种星载SAR图像获取装置。
图11示意性示出了根据本发明实施例的星载SAR图像获取装置的框图。
如图11所示，在本发明实施例中，星载SAR图像获取装置1100可以包括获取模块1110、第一映射模块1120、第二映射模块1130、确定模块1140和成像模块1150。
获取模块1110用于获取针对目标区域的星载SAR回波数据，其中，目标区域包括Ntarget个目标子区域，Ntarget为大于等于3的整数。
第一映射模块1120用于针对Ntarget个目标子区域中的每个目标子区域，分别根据星载SAR回波数据，在该目标子区域的成像时间内确定与N1个方位时刻对应的卫星的轨迹点，并根据N1个轨迹点和卫星轨迹模型，确定与目标子区域对应的第一目标子区域轨迹映射关系，N1为大于等于3的整数。
第二映射模块1130用于根据星载SAR回波数据，在目标区域的成像时间内确定与N2个方位时刻对应的卫星的轨迹点，并根据N2个轨迹点和卫星轨迹模型，确定与目标区域对应的多个第一目标区域轨迹映射关系，N2为大于等于5的整数。
确定模块1140用于根据Ntarget个第一目标子区域轨迹映射关系以及多个第一目标区域轨迹映射关系，确定与目标区域对应的第二目标区域轨迹映射关系。
成像模块1150用于根据第二目标区域轨迹映射关系以及针对目标区域的星载SAR回波数据，确定针对目标区域的星载SAR图像。
需要说明的是，装置部分实施例中各模块/单元/子单元等的实施方式、解决的技术问题、实现的功能、以及达到的技术效果分别与方法部分实施例中各对应的步骤的实施方式、解决的技术问题、实现的功能、以及达到的技术效果相同或类似，在此不再赘述。
根据本发明的实施例，获取模块1110、第一映射模块1120、第二映射模块1130、确定模块1140和成像模块1150中的任意多个模块可以合并在一个模块中实现，或者其中的任意一个模块可以被拆分成多个模块。或者，这些模块中的一个或多个模块的至少部分功能可以与其他模块的至少部分功能相结合，并在一个模块中实现。根据本发明的实施例，获取模块1110、第一映射模块1120、第二映射模块1130、确定模块1140和成像模块1150中的至少一个可以至少被部分地实现为硬件电路，例如现场可编程门阵列（FPGA）、可编程逻辑阵列（PLA）、片上系统、基板上的系统、封装上的系统、专用集成电路（ASIC），或可以通过对电路进行集成或封装的任何其他的合理方式等硬件或固件来实现，或以软件、硬件以及固件三种实现方式中任意一种或以其中任意几种的适当组合来实现。或者，获取模块1110、第一映射模块1120、第二映射模块1130、确定模块1140和成像模块1150中的至少一个可以至少被部分地实现为计算机程序模块，当该计算机程序模块被运行时，可以执行相应的功能。
根据本发明的实施例，本发明还提供了一种电子设备、一种可读存储介质和一种计算机程序产品。
根据本发明的实施例，一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行如上所述的方法。
根据本发明的实施例，一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，计算机指令用于使计算机执行如上所述的方法。
根据本发明的实施例，一种计算机程序产品，包括计算机程序，计算机程序在被处理器执行时实现如上所述的方法。
图12示意性示出了根据本发明实施例的适于实现星载SAR图像获取方法的电子设备的方框图。
如图12所示，根据本发明实施例的电子设备1200包括处理器1201，其可以根据存储在只读存储器（ROM）1202中的程序或者从存储部分1208加载到随机访问存储器（RAM）1203中的程序而执行各种适当的动作和处理。处理器1201例如可以包括通用微处理器（例如CPU）、指令集处理器和/或相关芯片组和/或专用微处理器（例如，专用集成电路（ASIC））等等。处理器1201还可以包括用于缓存用途的板载存储器。处理器1201可以包括用于执行根据本发明实施例的方法流程的不同动作的单一处理单元或者是多个处理单元。
在RAM 1203中，存储有电子设备1200操作所需的各种程序和数据。处理器1201、ROM 1202以及RAM 1203通过总线1204彼此相连。处理器1201通过执行ROM 1202和/或RAM1203中的程序来执行根据本发明实施例的方法流程的各种操作。需要注意，所述程序也可以存储在除ROM 1202和RAM 1203以外的一个或多个存储器中。处理器1201也可以通过执行存储在所述一个或多个存储器中的程序来执行根据本发明实施例的方法流程的各种操作。
根据本发明的实施例，电子设备1200还可以包括输入/输出（I/O）接口1205，输入/输出（I/O）接口1205也连接至总线1204。电子设备1200还可以包括连接至I/O接口1205的以下部件中的一项或多项：包括键盘、鼠标等的输入部分1206；包括诸如阴极射线管（CRT）、液晶显示器（LCD）等以及扬声器等的输出部分1207；包括硬盘等的存储部分1208；以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分1209。通信部分1209经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器1210也根据需要连接至I/O接口1205。可拆卸介质1211，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器1210上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分1208。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是上述实施例中描述的设备/装置/系统中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该设备/装置/系统中。上述计算机可读存储介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被执行时，实现根据本发明实施例的方法。
根据本发明的实施例，计算机可读存储介质可以是非易失性的计算机可读存储介质，例如可以包括但不限于：便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦式可编程只读存储器（EPROM或闪存）、便携式紧凑磁盘只读存储器（CD-ROM）、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本发明中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。例如，根据本发明的实施例，计算机可读存储介质可以包括上文描述的ROM 1202和/或RAM 1203和/或ROM 1202和RAM 1203以外的一个或多个存储器。
本发明的实施例还包括一种计算机程序产品，其包括计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。当计算机程序产品在计算机系统中运行时，该程序代码用于使计算机系统实现本发明实施例所提供的星载SAR图像获取方法。
在该计算机程序被处理器1201执行时执行本发明实施例的系统/装置中限定的上述功能。根据本发明的实施例，上文描述的系统、装置、模块、单元等可以通过计算机程序模块来实现。
在一种实施例中，该计算机程序可以依托于光存储器件、磁存储器件等有形存储介质。在另一种实施例中，该计算机程序也可以在网络介质上以信号的形式进行传输、分发，并通过通信部分1209被下载和安装，和/或从可拆卸介质1211被安装。该计算机程序包含的程序代码可以用任何适当的网络介质传输，包括但不限于：无线、有线等等，或者上述的任意合适的组合。
在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分1209从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质1211被安装。在该计算机程序被处理器1201执行时，执行本发明实施例的系统中限定的上述功能。根据本发明的实施例，上文描述的系统、设备、装置、模块、单元等可以通过计算机程序模块来实现。
根据本发明的实施例，可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明实施例提供的计算机程序的程序代码，具体地，可以利用高级过程和/或面向对象的编程语言、和/或汇编/机器语言来实施这些计算程序。程序设计语言包括但不限于诸如Java，C++，python，“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网（LAN）或广域网（WAN），连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备（例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接）。
附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
本领域技术人员可以理解，本发明的各个实施例中记载的特征可以进行多种组合和/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本发明中。特别地，在不脱离本发明精神和教导的情况下，本发明的各个实施例中记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本发明的范围。
以上对本发明的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本发明的范围。尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。不脱离本发明的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本发明的范围之内。

Claims (13)

1.一种星载SAR图像获取方法，其特征在于，包括：
获取针对目标区域的星载SAR回波数据，其中，所述目标区域包括Ntarget个目标子区域，Ntarget为大于等于3的整数；
针对Ntarget个目标子区域中的每个目标子区域，分别根据所述星载SAR回波数据，在该目标子区域的成像时间内确定与N1个方位时刻对应的卫星的轨迹点，并根据N1个轨迹点和卫星轨迹模型，确定与所述目标子区域对应的第一目标子区域轨迹映射关系，N1为大于等于3的整数；
根据所述星载SAR回波数据，在目标区域的成像时间内确定与N2个方位时刻对应的卫星的轨迹点，并根据N2个轨迹点和所述卫星轨迹模型，确定与所述目标区域对应的多个第一目标区域轨迹映射关系，N2为大于等于5的整数；
根据Ntarget个第一目标子区域轨迹映射关系以及所述多个第一目标区域轨迹映射关系，确定与所述目标区域对应的第二目标区域轨迹映射关系；以及
根据所述第二目标区域轨迹映射关系以及所述针对目标区域的星载SAR回波数据，确定针对目标区域的星载SAR图像。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据N1个轨迹点和卫星轨迹模型，确定与所述目标子区域对应的第一目标子区域轨迹映射关系包括：
针对N1个轨迹点中的每个轨迹点，根据所述轨迹点和第一步长，确定与所述轨迹点相关联的多个第一参考轨迹点；
根据N1个轨迹点以及与N1个轨迹点分别相关联的多个第一参考轨迹点，得到多个第一轨迹点组合；
根据所述多个第一轨迹点组合和所述卫星轨迹模型，确定与所述目标子区域对应的多个第二目标子区域轨迹映射关系；以及
从所述多个第二目标子区域轨迹映射关系中确定目标子区域轨迹优化映射关系作为所述第一目标子区域轨迹映射关系。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据N1个轨迹点和卫星轨迹模型，确定与所述目标子区域对应的第一目标子区域轨迹映射关系还包括：
响应于从所述多个第二目标子区域轨迹映射关系中未匹配到所述目标子区域轨迹优化映射关系，更新所述第一步长为第二步长；以及
基于所述第二步长，重复执行从所述多个第二目标子区域轨迹映射关系中确定目标子区域轨迹优化映射关系作为所述第一目标子区域轨迹映射关系的操作。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述从所述多个第二目标子区域轨迹映射关系中确定目标子区域轨迹优化映射关系包括：
分别使用所述多个第二目标子区域轨迹映射关系以及与所述目标子区域对应的星载SAR回波数据对所述目标子区域进行成像处理，得到多个复图像数据；
根据所述多个复图像数据，得到多个成像对比度；以及
响应于预设条件的触发，将所述多个成像对比度中最大成像对比度所对应的第二目标子区域轨迹映射关系，作为所述目标子区域轨迹优化映射关系。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述预设条件包括以下之中的至少之一：
本次寻优得到的最大成像对比度相对于前次寻优得到的最大成像对比度的增加量小于等于第一阈值；以及
本次寻优对应的步长小于等于第二阈值。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述Ntarget个第一目标子区域轨迹映射关系以及所述多个第一目标区域轨迹映射关系，确定与所述目标区域对应的第二目标区域轨迹映射关系包括：
针对Ntarget个第一目标子区域轨迹映射关系中的每一个，在所述目标子区域的成像时间内确定与Norb个方位时刻对应的卫星的轨迹点，并基于所述第一目标子区域轨迹映射关系，分别确定Norb个轨迹点与该目标子区域的中心目标点之间的斜距，得到Norb个第一斜距；Norb为大于等于3的整数；
针对多个第一目标区域轨迹映射关系中的每一个，基于所述第一目标区域轨迹映射关系，确定Ntarget个目标子区域中的每个目标子区域所对应的Norb个方位时刻下的斜距，得到Ntarget*Norb个第二斜距，
针对多个第一目标区域轨迹映射关系中的每一个，确定所述Ntarget*Norb个第二斜距与Ntarget个第一目标子区域轨迹映射关系的Norb个第一斜距之间的偏差度；以及
基于所述偏差度，从多个第一目标区域轨迹映射关系中确定目标区域轨迹优化映射关系作为所述第二目标区域轨迹映射关系。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据N2个轨迹点和所述卫星轨迹模型，确定与所述目标区域对应的多个第一目标区域轨迹映射关系包括：
针对N2个轨迹点中的每个轨迹点，根据所述轨迹点和第三步长，确定与所述轨迹点相关联的多个第二参考轨迹点；
根据N2个轨迹点以及与N2个轨迹点分别相关联的多个第二参考轨迹点，得到多个第二轨迹点组合；以及
根据所述多个第二轨迹点组合和所述卫星轨迹模型，确定与所述目标区域对应的多个第一目标区域轨迹映射关系。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述Ntarget个第一目标子区域轨迹映射关系以及所述多个第一目标区域轨迹映射关系，确定与所述目标区域对应的第二目标区域轨迹映射关系还包括：
响应于基于所述偏差度，从所述多个第一目标区域轨迹映射关系中未匹配到所述目标区域轨迹优化映射关系，更新所述第三步长为第四步长；以及
基于所述第四步长，重复执行从所述多个第一目标区域轨迹映射关系中确定目标区域轨迹优化映射关系作为所述第二目标区域轨迹映射关系的操作。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述基于所述偏差度，从多个第一目标区域轨迹映射关系中确定目标区域轨迹优化映射关系作为所述第二目标区域轨迹映射关系包括：
从多个偏差度中确定最小偏差度；以及
响应于所述最小偏差度小于等于第三阈值，将所述最小偏差度所对应的第一目标区域轨迹映射关系确定为所述目标区域轨迹优化映射关系。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述基于所述偏差度，从多个第一目标区域轨迹映射关系中确定目标区域轨迹优化映射关系作为所述第二目标区域轨迹映射关系包括：
从多个偏差度中确定最小偏差度；以及
响应于本次寻优对应的步长小于等于第四阈值，将所述最小偏差度所对应的第一目标区域轨迹映射关系确定为所述目标区域轨迹优化映射关系。
11.一种星载SAR图像获取装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取针对目标区域的星载SAR回波数据，其中，所述目标区域包括Ntarget个目标子区域，Ntarget为大于等于3的整数；
第一映射模块，用于针对Ntarget个目标子区域中的每个目标子区域，分别根据所述星载SAR回波数据，在该目标子区域的成像时间内确定与N1个方位时刻对应的卫星的轨迹点，并根据N1个轨迹点和卫星轨迹模型，确定与所述目标子区域对应的第一目标子区域轨迹映射关系，N1为大于等于3的整数；
第二映射模块，用于根据所述星载SAR回波数据，在目标区域的成像时间内确定与N2个方位时刻对应的卫星的轨迹点，并根据N2个轨迹点和所述卫星轨迹模型，确定与所述目标区域对应的多个第一目标区域轨迹映射关系，N2为大于等于5的整数；
确定模块，用于根据Ntarget个第一目标子区域轨迹映射关系以及所述多个第一目标区域轨迹映射关系，确定与所述目标区域对应的第二目标区域轨迹映射关系；以及
成像模块，用于根据所述第二目标区域轨迹映射关系以及所述针对目标区域的星载SAR回波数据，确定针对目标区域的星载SAR图像。
12.一种电子设备，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序，
其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器执行根据权利要求1~10中任一项所述的方法。
13.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有可执行指令，该指令被处理器执行时使处理器执行根据权利要求1~10中任一项所述的方法。
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