一種機載sar定標器圖像位置自動提取方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及雷達探測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種機載SAR定標器圖像位置自動提取 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 機載合成孔徑雷達（SAR)是一種主動式微波成像傳感器，它利用雷達與目標之間 的相對運動將尺寸較小的真實天線孔徑通過數(shù)據(jù)處理的方法合成較大的等效天線孔徑，從 而實現(xiàn)高分辨率成像。SAR能夠全天時、全天候?qū)δ繕诉M行檢測和定位，受天氣影響小，因此 在軍事偵察、地形測繪等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
[0003] 定標器是SAR定標中用到的一種工具，分為無源定標器和有源定標器。無源定標 器是具有強后向反射系數(shù)和一定幾何形狀的金屬器件，有源定標器則是能夠主動發(fā)射信號 的定標器件，定標器在SAR的應(yīng)用中扮演著重要的角色。在定標時，我們需要獲取定標器在 SAR圖像中的準確位置。目前，大多都是通過人工查找的方法，通過人眼觀察定標器在SAR 圖像中的亮點顯示來確定定標器在SAR圖像中的位置。人工查找定位的方法存在以下幾點 不足：
[0004] (1)人工查找方法工作量大，速度慢，耗費時間長。尤其對于場景較大、定標點較多 的情況，人工查找定標點將耗費較多的時間和精力，具有較大難度，缺乏實用性，難以應(yīng)用 到大型工程項目中。
[0005] (2)人工查找法可能會出現(xiàn)定位錯誤。SAR圖像（未進行地理編碼之前）相對于 真實場景存在一定畸變，對人工查找定標器帶來了一定困難，尤其當定標器周圍存在其他 強點目標干擾時，容易將非定標器點誤認為定標器，從而導(dǎo)致錯誤的查找結(jié)果。
[0006] (3)人工查找法容易出現(xiàn)查找誤差。圖像中定標器中心和四周的亮度均較亮，直接 用肉眼難以分辨出最亮的像素中心，因此可能導(dǎo)致查找誤差（像素級誤差）。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 有鑒于此，本發(fā)明提供了一種機載SAR定標器圖像位置自動提取方法，能夠快速、 準確地在SAR圖像中自動查找到定標器，且定位精確度高。
[0008] 本發(fā)明的機載SAR定標器圖像位置自動提取方法，包括如下步驟：
[0009] 步驟1，提取定標器的經(jīng)煒度、高度信息，SAR圖像中SAR主天線在每個方位時刻的 經(jīng)煒度、高度信息，以及SAR圖像的處理多普勒中心頻率；
[0010] 步驟2,將定標器和SAR主天線的經(jīng)煒度信息投影至同一坐標系Oxyz的Oxy平面 中，坐標軸z為定標器和主天線的高度坐標；
[0011] 步驟3,在坐標系Oxyz中，計算定標器位置到主天線運動軌跡的最近距離，該最近 距離即為最近斜距，該最近距離對應(yīng)的主天線位置的方位時刻即為零多普勒時刻；
[0012] 步驟4,如果SAR圖像成像在零多普勒，則根據(jù)步驟3獲得零多普勒時刻的主天線 方位位置和最近斜距，在SAR圖像中找到對應(yīng)的行、列號，作為定標器在SAR圖像中的初始 位置，執(zhí)行步驟5 ;如果SAR圖像成像在多普勒中心，則首先利用SAR圖像的處理多普勒中 心頻率計算出雷達波束的斜視角，再根據(jù)斜視角和步驟3獲得的最近斜距計算出定標器在 波束中心穿越時刻的斜距，以及波束中心穿越時刻主天線的方位位置；根據(jù)波束中心穿越 時刻主天線的方位位置及該時刻的斜矩，在SAR圖像中找出對應(yīng)的行、列號，作為定標器在 SAR圖像中的初始位置，執(zhí)行步驟5 ;
[0013] 步驟5,以步驟4獲得的定標器在SAR圖像中的初始位置為中心，取一個搜索窗口， 搜索窗口內(nèi)強度最大的像素點，則該位置即為定標器在SAR圖像中的位置。
[0014] 進一步地，所述步驟3中，定標器位置到主天線運動軌跡的最近距離的計算方法 為：首先計算每個方位時刻主天線位置與定標器位置之間的距離，然后取距離最小值作為 定標器位置到主天線各方位時刻的運動軌跡的最近距離。
[0015] 進一步地，還包括步驟6,即，將步驟5得到的定標器在SAR圖像中的位置坐標作為 中心，取一窗口，對窗口內(nèi)圖像進行升米樣，升米樣后窗口內(nèi)強度最大的像素點在SAR圖像 中的位置即為定標器在SAR圖像中的最終位置。
[0016] 進一步地，所述步驟2中，采用高斯投影方法將定標器和SAR主天線的經(jīng)煒度信息 投影至坐標系Oxyz的Oxy平面中。
[0017] 進一步地，在定標器有時延的情況下，對步驟4獲得的定標器的初始距離位置進 行校正，即將步驟4獲得的初始距離位置加上定標器時延距離，獲得的距離位置即為校正 后的初始距離位置。
[0018] 有益效果：
[0019] 該方法可以在不需要人工查看圖像的情況下自動提取定標器在SAR圖像中的位 置，與現(xiàn)有人工查找方法具有以下優(yōu)點：
[0020] (1)實現(xiàn)了查找的自動化，不再需要人工查看SAR圖像，節(jié)省了大量的人力和精 力，加快了查找速度，在實際工程中具有良好的應(yīng)用前景。
[0021] (2)定標器位置提取結(jié)果準確可靠，避免了人工查找時可能出現(xiàn)的判讀錯誤和誤 差。
[0022] (3)該方法能夠適用于多種定標模式，輻射定標和干涉定標中均可采用此方法來 查找定標點的準確位置。
【附圖說明】
[0023] 圖1為本發(fā)明的機載SAR定標器圖像位置自動提取方法流程圖。
[0024] 圖2為定標器場景圖及計算的初始坐標與實際坐標示意圖。
[0025] 圖3為定標器想點升采樣后示意圖。
[0026] 圖4為定標器圖像點升采樣后距離和方位向切片示意圖。
【具體實施方式】
[0027] 下面結(jié)合附圖并舉實施例，對本發(fā)明進行詳細描述。
[0028] 本發(fā)明提供了一種機載SAR定標器圖像位置自動提取方法，其流程圖如圖1所示， 具體實現(xiàn)步驟如下：
[0029] 步驟一、讀取定標器的位置信息（煒度、經(jīng)度和高度信息），讀取SAR主天線在SAR 圖像對應(yīng)的每個方位時刻的位置信息（煒度、經(jīng)度和高度信息），以及SAR圖像的處理多普 勒中心等參數(shù)。
[0030] 在實際應(yīng)用中，定標器的位置信息都是以煒度、經(jīng)度和高度信息給出的，同時，SAR 圖像也會給出場景圖像（SAR圖像）對應(yīng)的P0S數(shù)據(jù)，P0S數(shù)據(jù)記錄了場景圖像每個方位時 刻主天線的位置信息，即主天線的煒度、經(jīng)度和高度信息，以及該SAR圖像在成像過程中所 用的處理多普勒中心。首先讀取這些數(shù)據(jù)。
[0031] 步驟二、將定標器的經(jīng)煒度坐標和SAR主天線的經(jīng)煒度坐標投影到同一坐標系 Oxyz的平面Oxy中，坐標軸z為定標器和主天線的高度坐標軸，定標器和主天線的高度值與 步驟一獲得的高度值相同。
[0032] 其中，根據(jù)投影方法選取具體的坐標系Oxyz，只需保證定標器的經(jīng)煒度坐標和 SAR主天線的經(jīng)煒度坐標投影到同一平面即可。本發(fā)明采用高斯投影方法，將定標器位置和 主天線位置投影到高斯平面坐標系下。其中，高斯投影計算公式如下：
[0037] 上式中，B、1分別為煒度和相對于中央子午線的經(jīng)度。通過上式即可將定標器的 經(jīng)煒度坐標和P0S記錄的主天線的經(jīng)煒度坐標變換到同一個平面坐標系中。投影后，z軸 為高度坐標，且令定標器和主天線的高度坐標為原高度，保持不變。
[0038] 步驟三、在坐標系Oxyz中，計算定標器到主天線運動軌跡的最近距離，該最近距 離即為最近斜距，該最近距離對應(yīng)的主天線位置的方位時刻即為零多普勒時刻。
[0039] P0S記錄的主天線位置數(shù)據(jù)是一條直線（經(jīng)運動補償后），計算定標器到該直線的 距離即為最近斜距。在實際中，當圖像方位向分辨率較高時，可以計算每個方位時刻主天線 位置與定標點之間的距離，并取最小值作為最近距離，而最近距離對應(yīng)的主天線方位時刻， 即為零多普勒時刻。
[0040] 步驟四、利用處理多普勒中心頻率計算雷達波束的斜視角，再根據(jù)斜視角和步驟 三獲得的最近斜距計算出定標器在波束中心穿越時刻的斜距，以及波束中心穿越時刻主天 線的方位位置。
[0041] 根據(jù)處理多普勒中心與斜視角的關(guān)系，可得出斜視角