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[發明專利]一種基于建筑物三維模型的SAR圖像增強方法及系統有效

專利信息
申請號: 201610089567.X 申請日: 2016-02-18
公開(公告)號: CN105678694B 公開(公告)日: 2018-12-21
發明(設計)人: 王國軍;邵蕓;張風麗;沙敏敏;李志坤 申請(專利權)人: 中國科學院遙感與數字地球研究所
主分類號: G06T3/00 分類號: G06T3/00;G06T5/00;G06T7/00;G06T17/00
代理公司: 北京方韜法業專利代理事務所(普通合伙) 11303 代理人: 馬麗蓮
地址: 100012 北京*** 國省代碼: 北京;11
權利要求書: 查看更多 說明書: 查看更多
摘要:
搜索關鍵詞: 一種 基于 建筑物 三維 模型 sar 圖像 增強 方法 系統
【權利要求書】:

1.一種基于建筑物三維模型的SAR圖像增強方法,其特征在于,包括:

步驟a,建筑物目標三維模型的表示;

步驟b,基于SAR成像過程和建筑物目標三維模型生成模擬特征圖像;

步驟c,將模擬特征圖像和真實SAR圖像進行配準并融合顯示,得到建筑物目標視覺顯示效果增強后的SAR圖像;

所述步驟a中建筑物目標三維模型表示為:

SAR圖像覆蓋的場景中共包含N個建筑物目標,則場景中建筑物目標的三維模型集合表示為S={Bk|k=1…N},其中第k個建筑物表示為Bk={x0,y0,l,w,h,φ},其中(x0,y0)為距離傳感器最近的墻角點的坐標,l、w和h分別為建筑物長、寬和高,φ為建筑物的方位角,定義為邊與方位向的夾角,其中方位向是SAR數據獲取時傳感器載荷運動方向,距離向定義為垂直于方位向的方向;

所述步驟b中包括:

b1,利用SAR成像參數,計算建筑物目標三維模型的頂點在模擬特征圖像中的圖像坐標;

b2,生成模擬特征圖像:對每一個建筑物目標,利用其頂點圖像坐標,確定墻面、屋頂和陰影的模擬特征圖像,并對模擬特征圖像中不包含建筑物目標的像元進行賦值;

所述b1具體為:

SAR傳感器坐標為(Xs,Ys,H),成像時入射角為θ;建筑物目標的3個表面可以被電磁波照射到,分別為屋頂EFGH、墻面ABFE和墻面BCGF;根據SAR成像先驗知識得到建筑物目標在模擬特征圖像中的幾何形狀,屋頂對應多邊形EpFpGpHp,墻面分別對應多邊形ApBpFpEp和BpCpGpFp,陰影范圍為多邊形ApBpCpGsHsEs

則第k個建筑物Bk的圖像特征Fek表示為模擬特征圖像中的一系列點的集合,Fek={Apk,Bpk,Cpk,Epk,Fpk,Gpk,Hsk,Esk,Gsk,Hpk};

根據SAR成像幾何關系,建筑物Bk的圖像特征中各頂點的圖像坐標計算公式見下表:

對SAR成像范圍內所有建筑物集合S={Mk|k=1…N}中每一個建筑物目標,均采用以上計算方法,得到每一個建筑物目標圖像特征的頂點在模擬特征圖像中的坐標值,得到場景中所有建筑物目標的圖像特征的頂點集合SFe={Fek|k=1…N};

所述b2具體包括:

b21確定模擬特征圖像的大小;

首先,找到場景中所有建筑物目標圖像特征頂點的方位向坐標的最大值Xmax和最小值Xmin,距離向坐標的最大值Ymax和最小值Ymin;然后,利用公式(3)計算模擬特征圖像的方位向大小Nx和距離向大小Ny;

其中,Ceiling()為向上取整,dX和dY分別為SAR圖像的方位向和距離向像元大小;

b22模擬特征圖像的生成;

首先,新建一個高度為Nx,寬度為Ny的模擬特征圖像Isim,即大小為Nx×Ny,值為0的空白矩陣;構建與Isim尺寸大小相等的目標圖像Iobj和陰影圖像Isha,初始值均為0;

將所有建筑物目標圖像特征的頂點坐標(x,y)按照公式(4)得到新的坐標(xn,yn),得到新的頂點坐標集合SFe,n={Fek,n|k=1…N};

對任意一個建筑物目標,按照以下過程執行,得到模擬特征圖像Isim、目標圖像Iobj和陰影圖像Isha;過程如下:

屋頂多邊形EpFpGpHp,對于Isim圖像中的任意像元(i,j),若該像元點在多邊形EpFpGpHp內,則Isim(i,j)=Isim(i,j)+1,Iobj(i,j)=1;

墻面多邊形ApBpFpEp,對于Isim圖像中的任意像元(i,j),若該像元點在多邊形EpFpGpHp內,則Isim(i,j)=Isim(i,j)+1,Iobj(i,j)=1;

墻面多邊形BpCpGpFp,對于Isim圖像中的任意像元(i,j),若該像元點在多邊形EpFpGpHp內,則Isim(i,j)=Isim(i,j)+1,Iobj(i,j)=1;

陰影多邊形ApBpCpGsHsEs,對于Isim圖像中的任意像元(i,j),若該像元點在多邊形EpFpGpHp內,則Isha(i,j)=1;

對所有的建筑物目標按照以上方法進行處理;

最后,對模擬特征圖像中不包含建筑物目標的像元進行賦值。

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