星载InSAR地形测绘成像中有理函数模型构建方法及系统

本发明涉及微波遥感监测，特别涉及一种星载insar地形测绘成像中有理函数模型构建方法及系统。

背景技术：

1、星载合成孔径雷达干涉测量（interferometric synthetic aperture radar，insar）是指依托搭载在卫星上的sar传感器，重复对同一地区成像，利用两次雷达回波的相位差值，解算地表高程的遥感测量技术，可满足全天候、全天时、快速、高精度、大范围的地形测绘任务需求。当前，星载insar已成为全国乃至全球大范围地形测绘的主要手段。

2、成像模型在星载insar地形测绘生产中起着关键作用。通常，卫星成像几何模型可分为严格成像模型和通用成像模型。严格成像模型是对遥感器成像物像关系的严格描述，通常具有较高的几何精度，但模型形式复杂，需要针对不同传感器单独调整形式并提供遥感器准确系统参数。通用成像模型采用高阶多项式函数近似成像几何关系，通常模型形式简单，方便对传感器系统参数保密并且对用户的专业性要求低。但是当前鲜有针对星载insar成像几何的通用成像模型研究。

技术实现思路

1、针对现有星载insar严格成像模型几何处理对系统参数和用户专业性要求高的问题，本发明提供一种星载insar地形测绘成像中有理函数模型构建方法及系统，通过拟合获取三公式有理函数模型，以通过正反向解算即可获取物方三维坐标，降低模型复杂度，能够低成本、高效率地实现地形测绘成像。

2、按照本发明所提供的设计方案，一方面，提供一种星载insar地形测绘成像中有理函数模型构建方法，包含：

3、选取星载insar干涉对中的主影像作为基准影像，在主影像的像平面二维坐标系内设置二维规则格网并布设若干控制点格网，从干涉相位图中提取每个控制点格网对应的二维像方观测值，并获取各控制点对应的三维物方大地坐标；

4、将控制点的二维像方观测值、三维物方大地坐标分别进行归一化处理，并构建像方二维坐标与物方三维坐标两者之间的有理多项式映射方程，通过拟合迭代求解来获取有理多项式映射方程的多项式系数，得到有理函数模型，其中，有理多项式映射方程包括：距离映射方程、方位映射方程和干涉相位映射方程，所述有理函数模型为通过将距离多普勒成像约束嵌入到有理多项式系数、利用多项式来建立地面三维坐标与影像像点坐标的非线性映射关系模型；

5、构造若干检查点，通过星载insar严格成像模型反演得到每个检查点的真实物方三维坐标，将其与有理函数模型输出的预测坐标进行对比，统计两者误差，若误差满足预设测绘精度阈值，则输出最终用于星载insar地形测绘成像的有理函数模型。

6、作为本发明星载insar地形测绘成像中有理函数模型构建方法，进一步地，布设若干控制点格网，包含：

7、按预设像素间隔在二维规则格网中均匀布设u×v个控制点，且所有格网点均匀覆盖主影像的有效成像区域。

8、作为本发明星载insar地形测绘成像中有理函数模型构建方法，进一步地，获取各控制点对应的三维物方大地坐标，包含：

9、将像方观测值带入星载insar严格成像模型，以利用星载insar严格成像模型计算各控制点的三维物方大地坐标。

10、作为本发明星载insar地形测绘成像中有理函数模型构建方法，进一步地，将控制点的二维像方观测值、三维物方大地坐标分别进行归一化处理，包含：

11、将二维像平面的行、列坐标及三维物方的纬度、经度和高程分别独立配置平移缩放归一化参数，以通过归一化参数将坐标值域统一映射至[-1,1]区间。

12、作为本发明星载insar地形测绘成像中有理函数模型构建方法，进一步地，构建像方二维坐标与物方三维坐标两者之间的有理多项式映射方程，包含：

13、将像方二维坐标和干涉相位作为输入，物方三维坐标作为输出，采用三次有理多项式比值结构对应物方纬度、经度和高程三个维度的映射关系；

14、或，将物方三维坐标作为输入，像方二维坐标和干涉相位作为输出，采用三次有理多项式比值结构对应像方行、列维度和干涉相位的映射关系。

15、作为本发明星载insar地形测绘成像中有理函数模型构建方法，进一步地，通过拟合迭代求解来获取有理多项式映射方程的多项式系数，包含：

16、通过最小二乘法对有理多项式映射方程进行迭代求解，且在求解过程中加入l2正则约束对有理多项式系数进行数值边界约束。

17、作为本发明星载insar地形测绘成像中有理函数模型构建方法，进一步地，构造若干独立检查点，包含：

18、在主影像像平面的非格网区域随机抽取若干独立检查点，且，每个检查点位于相邻四个控制点的中心。

19、再一方面，本发明还提供一种星载insar地形测绘成像中有理函数模型构建系统，包含：控制点格网构造模块、多项式系数估计模块和精度检查模块，其中，

20、控制点格网构造模块，用于选取星载insar干涉对中的主影像作为基准影像，在主影像的像平面二维坐标系内设置二维规则格网并布设若干控制点格网，从干涉相位图中提取每个控制点格网对应的二维像方观测值，并获取各控制点对应的三维物方大地坐标；

21、多项式系数估计模块，用于将控制点的二维像方观测值、三维物方大地坐标分别进行归一化处理，并构建像方二维坐标与物方三维坐标两者之间的有理多项式映射方程，通过拟合迭代求解来获取有理多项式映射方程的多项式系数，得到有理函数模型，其中，有理多项式映射方程包括：距离映射方程、方位映射方程和干涉相位映射方程，所述有理函数模型为通过将距离多普勒成像约束嵌入到有理多项式系数、利用多项式来建立地面三维坐标与影像像点坐标的非线性映射关系模型；

22、精度检查模块，用于构造若干检查点，通过星载insar严格成像模型反演得到每个检查点的真实物方三维坐标，将其与有理函数模型输出的预测坐标进行对比，统计两者误差，若误差满足预设测绘精度阈值，则输出最终用于星载insar地形测绘成像的有理函数模型。

23、本发明的有益效果：

24、本发明在主图像像平面设置二维规则格网进行控制点像平面坐标采集；得到控制点后，进行三个方程的有理函数模型多项式系数估计，有理函数模型包含正向解析表达式和反向解析表达式；采集一定数量检查点，将检查点代入参数解算完成的有理函数模型，根据检查点的误差评估有理函数模型的拟合精度，能够精确拟合严格成像模型，避免像方或物方参数解算时的迭代运算，提高星载insar几何处理的效率。

1.一种星载insar地形测绘成像中有理函数模型构建方法，其特征在于，包含：

2.根据权利要求1所述的星载insar地形测绘成像中有理函数模型构建方法，其特征在于，布设若干控制点格网，包含：

3.根据权利要求1所述的星载insar地形测绘成像中有理函数模型构建方法，其特征在于，获取各控制点对应的三维物方大地坐标，包含：

4.根据权利要求1所述的星载insar地形测绘成像中有理函数模型构建方法，其特征在于，将控制点的二维像方观测值、三维物方大地坐标分别进行归一化处理，包含：

5.根据权利要求1所述的星载insar地形测绘成像中有理函数模型构建方法，其特征在于，构建像方二维坐标与物方三维坐标两者之间的有理多项式映射方程，包含：

6.根据权利要求1所述的星载insar地形测绘成像中有理函数模型构建方法，其特征在于，通过拟合迭代求解来获取有理多项式映射方程的多项式系数，包含：

7.根据权利要求1所述的星载insar地形测绘成像中有理函数模型构建方法，其特征在于，构造若干独立检查点，包含：

8.一种星载insar地形测绘成像中有理函数模型构建系统，其特征在于，包含：控制点格网构造模块、多项式系数估计模块和精度检查模块，其中，

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，当计算机程序被执行时，能够实现如权利要求1~7任一项所述的方法。