斜视多角度SAR图像配准及高度估计方法研究

摘要

合成孔径雷达（SAR）是一种对目标区域可全天时、全天候微波成像的雷达系统。传统直线SAR由于其目标观测角范围的限制，只能获取有限的目标信息，无法进行三维成像。相比传统SAR系统，多角度SAR可观测范围更大，可获取不同方位角度的高分辨率SAR影像，并具有三维成像能力；而且多角度SAR还可通过改变斜视角对任意区域进行探测，提高了系统灵活性。因此，多角度SAR正以其独特的系统优势，逐渐成为雷达研究领域的新热点。　　几何校正是图像预处理的关键技术之一，也是实现SAR影像高精度定位与识别应用的前提。在SAR影像构像模型中，目标高度是进行目标地理坐标定位的重要参数。因此，目标高度解算和目标定位及几何校正是耦合在一起的。多角度 SAR可实现基于不同斜视角的高度估计，为获取目标的高精度立体信息，本文主要工作如下：　　（1）总结归纳多角度SAR独特的系统优势，分析SAR参数随斜视角的变化规律，并对斜视情况下的构像模型进行分析，推导得出各方位点多普勒中心及对应卫星时刻公式。　　（2）分析变斜视角立体测高精度的影响因素；通过仿真实验对正侧视、斜视情况下最近邻点、双线性内插法产生的误差以及其在几何校正中引入的问题进行对比分析。针对由斜视SAR引入更为复杂几何畸变问题，本文提出一种具有景间相对位置保持技术的重采样方法，通过实验验证了该方法可有效提高斜视SAR几何校正效果。　　（3）利用MSTAR数据集，本文采用SIFT特征向量匹配和RANSAC剔除误匹配策略，对具有一定视角范围内的两景间影像进行匹配，获取同名点坐标。　　（4）利用 MSTAR数据集，通过同名地物点在不同角度影像中的位置偏移及视角差进行目标点高度求解实验。实验表明，测量结果接近真实值。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的主要研究内容和组织结构

2 斜视SAR几何校正

2.1 斜视SAR基本原理

2.2 斜视SAR几何畸变

2.3 几何校正技术

2.4 本章小结

3 具有相对位置保持的重采样技术

3.1 变斜视角影响因素分析

3.2 重采样误差分析

3.3 斜视重采样改进方法

3.4 本章小结

4 具有不同位移的相似多目标匹配及高度估计

4.1 斑点噪声滤除

4.2 基于SIFT算法的多角度影像配准

4.3 目标结构点高度提取方法

4.4 本章小结

5 同名地物结构点匹配实验及目标点高度估计

5.1 圆迹SAR数据介绍

5.2 同名地物结构点匹配实验及结果

5.3 目标结构点高度估计实验及结果

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间取得的成果