一种合成孔径雷达辐射定标方法及装置与流程

1.本发明涉及雷达定标技术领域，尤其涉及一种合成孔径雷达辐射定标方法及装置。


背景技术：

2.合成孔径雷达(synthetic aperture radar，sar)被广泛的应用于勘探、环境监测、水土监测等重要领域。sar技术独特的成像方式使其在与光学、红外以及远红外等其它传感器相比下，能够无视大气、光照的影响，从而实现全天候、多角度的对地拍摄和侦查任务。因此借助sar图像的特点，能够克服很多地形、光照和天气条件的干扰。即使是地面树丛的相互遮挡，也能够在一定程度上得到缓解，因此在地物勘探等诸多领域都有广泛的利用价值。但是sar数据无法直接获取地物参数，需要通过辐射定标进行数据转换处理。
3.sar辐射定标是地表物理参数(如土壤湿度、生物量)定量化获取中不可或缺的步骤，sar辐射定标建立sar图像数字量化值和地物后向散射系数值之间的关系，对于sar数据所包含的地物目标特征和电磁信息的量化提取、精准解译具有重要意义。sar辐射定标是观测目标物理特征的重要前端处理、是对端到端系统性能的处理，同时建立图像与地物后向散射系数的精确关系。绝对辐射定标系数是联系合成孔径雷达图像像素灰度值与目标实际后向散射面积或系数的关键参数，该参数的精确解算是合成孔径雷达定标中的重要步骤。
4.请参阅图1所示，现有的sar绝对辐射定标方法一般是通过单点稳定、后向散射面积真值已知的点目标(有限数量定标场布设的人工定标器)或者是后向散射系数不随雷达入射角度变化的均匀热带雨林目标。这些方法在很大程度上受限于卫星重访周期，在定标时效性上有很大不足；通过点目标法进行绝对辐射定标，需要铺设大量人工定标器。人工定标器的研制、运输、安装、长期野外运行维护等工作的人力物力耗费极大且重访周期长；通过均匀热带雨林进行定标的方法受限于热带雨林自然场景数量有限、存在地理空间的限制，只能隔一段时间定标一次。这些因素都极大地限制了定标的时效性。
5.因此，一种在保证时效性的基础上能够减少实验过程中所耗费的人力物力的sar定标的需求是目前业界亟待解决的重要课题。


技术实现要素：

6.本发明提供一种合成孔径雷达辐射定标方法及装置，用以解决现有技术中定标过程人力物力耗费极大且时效性无法保证的缺陷，实现省略了摆放参考设备的外定标试验流程，扩大了分布目标标准参考范围，实现定标系数的常态化监控，并保证定标系数的常态化监控。
7.本发明提供一种合成孔径雷达辐射定标方法，包括以下步骤：
8.选取待定标合成孔径雷达载荷图像的对应的参考图像；其中，所述参考图像与所述合成孔径雷达载荷图像的空间分辨率比例在第一选取阈值内；
9.验证参考图像是否满足第一成像场景，若满足所述第一成像场景条件，得到验证
后的参考图像；
10.将验证后的参考图像与待定标合成孔径雷达载荷图像进行配准，将验证后的参考图像的几何关系与分辨率转换至与待定标合成孔径雷达载荷图像一致；
11.根据验证后的参考图像，反演得到地表参数，并根据所述地表参数和待定标合成孔径雷达载荷图像，得到待定标合成孔径雷达载荷图像的后向散射系数；
12.根据所述后向散射系数，得到绝对辐射定标系数，完成辐射定标。
13.根据本发明提供的合成孔径雷达辐射定标方法，验证参考图像是否满足第一成像场景，若满足所述第一成像场景条件，得到验证后的参考图像；，具体包括以下步骤：
14.获取参考图像的所述成像场景的地表均方根高度，并根据场景参数，判断参考图像的成像场景是否满足第一成像场景条件；其中，所述场景参数包括用于生成待定标合成孔径雷达载荷图像的合成孔径雷达的雷达载波波数、雷达入射角度和入射频率，以及土壤含水量；
15.若参考图像的成像场景满足第一成像场景条件，保留参考图像得到验证后的参考图像；
16.若参考图像的成像场景不满足第一成像场景条件，删除参考图像，并重新选取参考图像。
17.根据本发明提供的合成孔径雷达辐射定标方法，将验证后的参考图像与待定标合成孔径雷达载荷图像进行配准，将验证后的参考图像的几何关系与分辨率转换至与待定标合成孔径雷达载荷图像一致，具体包括以下步骤：
18.将待定标合成孔径雷达载荷图像为基准图像；
19.将所述基准图像中的边角等点作为控制点，对待定标合成孔径雷达载荷图像以及验证后的参考图像对应的像素位置进行第一次平移配准；
20.将所述第一次配准后的待定标合成孔径雷达载荷图像以及验证后的参考图像对应的像素位置通过最大相关函数法进行第二次平移配准，将验证后的参考图像的几何关系与分辨率转换至与待定标合成孔径雷达载荷图像一致。
21.根据本发明提供的合成孔径雷达辐射定标方法，根据验证后的参考图像，反演得到地表参数，并根据所述地表参数和待定标合成孔径雷达载荷图像，得到待定标合成孔径雷达载荷图像的后向散射系数，具体包括以下步骤：
22.根据待定标合成孔径雷达载荷图像的网格长度，对验证后的参考图像和待定标合成孔径雷达载荷图像进行网格划分，将验证后的参考图像和待定标合成孔径雷达载荷图像均划分为边长为l
×
l的网格；其中，所述l为相关长度；
23.根据划分后的验证后的参考图像，得到验证后的参考图像的后向散射系数；其中，所述验证后的参考图像的后向散射系数包括验证后的参考图像水平发射水平接收极化方向的后向散射系数以及垂直发射垂直接收极化方向的后向散射系数；
24.根据验证后的参考图像的后向散射系数，反演地表参数；其中，所述地表参数包括地表介电常数实部和地表均方根高度；
25.根据地表参数、待定标合成孔径雷达载荷图像的自身姿态数据，得到所述待定标合成孔径雷达载荷图像的后向散射系数；其中，所述自身姿态数据包括入射角以及波数，待定标合成孔径雷达载荷图像的后向散射系数包括待定标合成孔径雷达载荷图像水平发射
水平接收极化方向的后向散射系数以及垂直发射垂直接收极化方向的后向散射系数。
26.根据本发明提供的合成孔径雷达辐射定标方法，根据所述后向散射系数，得到绝对辐射定标系数，完成辐射定标，具体包括以下步骤：
27.根据待定标合成孔径雷达载荷图像的后向散射系数，并以网格为单位，获取待定标合成孔径雷达载荷图像每个网格的绝对辐射定标系数；
28.取所有网格的绝对辐射定标系数的均值，得到待定标合成孔径雷达载荷图像的绝对辐射定标系数，完成辐射定标。
29.根据本发明提供的合成孔径雷达辐射定标方法，验证参考图像是否满足第一成像场景，若满足所述第一成像场景条件，得到验证后的参考图像；之前还包括以下步骤：
30.对所述待定标合成孔径雷达载荷图像以及所述参考图像进行预处理。
31.根据本发明提供的合成孔径雷达辐射定标方法，对所述待定标合成孔径雷达载荷图像以及所述参考图像进行预处理，具体包括以下步骤：
32.确定目标场景区域，选取待定标合成孔径雷达载荷图像以及参考图像位于所述目标场景区域内的数据，得到裁剪数据集；
33.对所述裁剪数据集进行轨道校正，得到第一校正数据集；
34.对所述第一校正数据集进行相干斑滤波，得到滤波数据集；
35.对所述滤波数据集进行相对辐射校正，得到第二校正数据集即预处理后的待定标合成孔径雷达载荷图像以及参考图像。
36.本发明还提供一种合成孔径雷达辐射定标装置，包括以下步骤：
37.参考图像选取模块，用于选取待定标合成孔径雷达载荷图像的对应的参考图像；其中，所述参考图像与所述合成孔径雷达载荷图像的空间分辨率比例在第一选取阈值内；
38.均匀裸地校验模块，用于验证参考图像是否满足第一成像场景，若满足所述第一成像场景条件，得到验证后的参考图像；
39.配准模块，用于将验证后的参考图像与待定标合成孔径雷达载荷图像进行配准，将验证后的参考图像的几何关系与分辨率转换至与待定标合成孔径雷达载荷图像一致；
40.后向散射系数获取模块，用于根据验证后的参考图像，反演得到地表参数，并根据所述地表参数和待定标合成孔径雷达载荷图像，得到待定标合成孔径雷达载荷图像的后向散射系数；
41.辐射定标模块，用于根据所述后向散射系数，得到绝对辐射定标系数，完成辐射定标。
42.本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述合成孔径雷达辐射定标方法的步骤。
43.本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述合成孔径雷达辐射定标方法的步骤。
44.本发明提供的合成孔径雷达辐射定标方法及装置，为针对现实条件下sar真实数据的绝对辐射定标方法及装置，不同于传统的绝对辐射定标方法，将已定标星载或机载载荷校正处理后的图像数据作为雷达散射截面(radar cross section，rcs)的参考数据来解算待定标合成孔径雷达载荷图像的绝对辐射定标系数，并验证参考图像是否满足第一成像
场景，得到验证后的参考图像，可以有效筛选参考区域，减少由于数据不符合裸地要求而对后续辐射定标造成的影响，通过将参考图像与待定标合成孔径雷达载荷图像进行配准，将验证后的参考图像的几何关系与分辨率转换至与待定标合成孔径雷达载荷图像一致，将待定标合成孔径雷达载荷图像后作为配准时的基准图像，对参考图像进行配准，使得配准精度达到像素级，使图像之间的匹配更加精确，通过反演避开传统的绝对辐射定标方法，使得获取到的后向散射参数更加精准可靠，之后根据获取到的后向散射参数得到更精准可靠的绝对辐射定标系数，在反演的基础上进行所需要的后向散射系数的计算，省略了摆放参考设备的外定标试验流程，扩大了分布目标标准参考范围，可以实现定标系数的常态化监控，同时可以减少实验过程中所耗费的人力物力，减少单次外定标实验设备布设耗费时间，短时间可实现多次定标，保证定标系数的常态化监控。
附图说明
45.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
46.图1是现有技术中合成孔径雷达辐射定标方法的流程示意图；
47.图2是本发明提供的合成孔径雷达辐射定标方法的流程示意图之一；
48.图3是本发明提供的合成孔径雷达辐射定标方法中步骤s200具体的流程示意图；
49.图4是本发明提供的合成孔径雷达辐射定标方法中步骤s300具体的流程示意图；
50.图5是本发明提供的合成孔径雷达辐射定标方法中步骤s400具体的流程示意图；
51.图6是本发明提供的合成孔径雷达辐射定标方法中步骤s500具体的流程示意图；
52.图7是本发明提供的合成孔径雷达辐射定标方法的流程示意图之二；
53.图8是本发明提供的合成孔径雷达辐射定标方法中步骤a200具体的流程示意图；
54.图9是本发明提供的合成孔径雷达辐射定标方法的逻辑示意图；
55.图10是本发明提供的合成孔径雷达辐射定标装置的结构示意图之一；
56.图11是本发明提供的合成孔径雷达辐射定标装置中均匀裸地校验模块具体的结构示意图；
57.图12是本发明提供的合成孔径雷达辐射定标装置中配准模块具体的结构示意图；
58.图13是本发明提供的合成孔径雷达辐射定标装置中后向散射系数获取模块具体的结构示意图；
59.图14是本发明提供的合成孔径雷达辐射定标装置中辐射定标模块具体的结构示意图；
60.图15是本发明提供的合成孔径雷达辐射定标装置的结构示意图之二；
61.图16是本发明提供的合成孔径雷达辐射定标装置中预处理模块具体的结构示意图；
62.图17是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
63.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作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。
64.下面结合图2和图9描述本发明的合成孔径雷达辐射定标方法，该方法包括以下步骤：
65.s100、选取待定标sar载荷图像的对应的参考图像；其中，参考图像与sar载荷图像的空间分辨率比例在第一选取阈值内。
66.在步骤s100中，目的是选取取待定标sar载荷图像空间分辨率相近、照射同一成像场景、过境时间相差不大的高精度sar载荷图像做参考图像。这组参考图像与待定标sar载荷图像之后需要校正定标至后向散射系数。
67.在一种可选方案中，参考图像选取的是radarsat
‑
2卫星图像。radarsat
‑
2是c波段卫星且有多种极化方式可供选择。此卫星数据分辨率最高可以达到1m、定标精度较高，满足本发明实验要求。本发明的合成孔径雷达辐射定标方法选用radarsat
‑
2卫星照射和待定标sar载荷图像的卫星重合的均匀粗糙裸地目标的全极化数据，选取的radarsat
‑
2图像和待定标sar载荷图像空间分辨率接近、照射同一场景、过境时间相差不大。
68.需要说明的是，优选的，参考图像选用的是已定标星载或机载载荷校正处理后的图像数据。
69.在本实施例中，第一选取阈值取值范围为0.5至2，即参考图像和待定标sar载荷图像的空间分辨率比值在0.5
‑
2倍之间。
70.s200、验证参考图像是否满足第一成像场景，若满足所述第一成像场景条件，得到验证后的参考图像；
71.本发明的合成孔径雷达辐射定标方法会使用到dubois公式进行各项参数的获取，同时由于dubois公式应用条件为：雷达载波波数k与地表均方根高度s的乘积ks＜2.5，雷达入射角度θ≥30
°
，入射频率f介于1.5
‑
11ghz之间，土壤含水量m
v
小于35％。步骤s200的目的即验证待参考图像的成像场景即所选取的均匀裸地区域地表参数、参考图像波数是否在dubois公式的应用条件内，以此判断参考图像能否应用在后续的步骤中。
72.s300、将验证后的参考图像与待定标sar载荷图像进行配准，将验证后的参考图像的几何关系与分辨率转换至与待定标sar载荷图像一致。
73.步骤s300的目的是使参考图像与待定标sar载荷图像的像素图像横纵坐标一一对应，保证参考图像与待定标sar载荷图像的图像数值ian可以直接进行计算比较。
74.s400、根据验证后的参考图像，反演得到地表参数，并根据地表参数和待定标sar载荷图像，得到待定标sar载荷图像的后向散射系数。
75.在进行了步骤s100的数据准备、步骤s200的均匀裸地条件校验和步骤s300的图像配准之后，在步骤s400开始正式计算待定标sar载荷图像的后向散射系数。
76.s500、根据后向散射系数，得到绝对辐射定标系数，完成辐射定标。
77.本发明合成孔径雷达辐射定标方法，为针对现实条件下sar真实数据的绝对辐射定标方法，不同于传统的绝对辐射定标方法，将已定标星载或机载载荷校正处理后的图像
数据作为rcs的参考数据来解算待定标sar载荷图像的绝对辐射定标系数，并验证参考图像是否满足第一成像场景，得到验证后的参考图像，可以有效筛选参考区域，减少由于数据不符合裸地要求而对后续辐射定标造成的影响，通过将参考图像与待定标sar载荷图像进行配准，将验证后的参考图像的几何关系与分辨率转换至与待定标sar载荷图像一致，将待定标sar载荷图像后作为配准时的基准图像，对参考图像进行配准，使得配准精度达到像素级，使图像之间的匹配更加精确，通过反演避开传统的绝对辐射定标方法，使得获取到的后向散射参数更加精准可靠，之后根据获取到的后向散射参数得到更精准可靠的绝对辐射定标系数，在反演的基础上进行所需要的后向散射系数的计算，省略了摆放参考设备的外定标试验流程，扩大了分布目标标准参考范围，可以实现定标系数的常态化监控，同时可以减少实验过程中所耗费的人力物力，减少单次外定标实验设备布设耗费时间，短时间可实现多次定标，保证定标系数的常态化监控。
78.下面结合图3描述本发明的合成孔径雷达辐射定标方法，步骤s200具体包括以下步骤：
79.s210、获取参考图像的成像场景的地表均方根高度，并根据场景参数，判断参考图像的成像场景是否满足第一成像场景条件；其中，场景参数包括用于生成待定标sar载荷图像的sar的雷达载波波数、雷达入射角度和入射频率，以及土壤含水量。
80.在步骤s210中，对参考载荷图像成像场景进行地表参数估算，验证成像区域是否符合dubois公式应用条件。具体的，是通过oh裸土经验模型验证成像区域是否符合dubois公式应用条件，通过oh经验模型估算地表均方根高度s，其中，oh经验模型表达式如公式(1)所示，公式(1)为：
81.σ
vh
＝0.11m
v0.7
(cosθ)
2.2
[1
‑
exp(
‑
0.32(ks))
1.8
]
ꢀꢀ
(1)
[0082]
因此，可以通过oh经验模型推导出地表均方根高度s，计算公式如公式(2)所示，公式(2)为：
[0083][0084]
其中，σ
vh
是参考图像垂直发射水平接收极化方向上的后向散射系数，m
v
是成像场景的土壤含水量，θ是参考图像在均匀粗糙裸土目标的入射角也就是雷达入射角度。在本实施例中，对于成像场景的土壤含水量m
v
通过查询世界土壤信息库(harmonized world soil database，hwsd)和土壤信息系统(soil information system，sis)获取。
[0085]
s220、若参考图像的成像场景满足第一成像场景条件，保留参考图像得到验证后的参考图像；
[0086]
s230、若参考图像的成像场景不满足第一成像场景条件，删除参考图像，并重新选取参考图像即再执行步骤s100及之后的步骤。
[0087]
若计算得到ks＜2.5，土壤含水量m
v
＜35％,则视为有效均匀粗糙裸地目标，否则重新回到步骤s100，重新挑选参考图像。
[0088]
需要说明的是，本发明的合成孔径雷达辐射定标方法所选均匀粗糙裸地计算出的均方根高度为厘米级、选取的均匀粗糙裸土目标土壤含水量约为15％，所有参数均满足dubois公式应用条件。
[0089]
下面结合图4描述本发明的合成孔径雷达辐射定标方法，步骤s300具体包括以下
步骤：
[0090]
s310、首先将待定标sar载荷图像为基准图像。
[0091]
s320、将基准图像中的边角等点作为控制点，对待定标sar载荷图像以及验证后的参考图像对应的像素位置进行第一次平移配准，第一平移配准为对验证后的参考图像以及待定标sar载荷图像这两幅图像进行的主观配准。
[0092]
s330、将第一次配准后的待定标sar载荷图像以及验证后的参考图像对应的像素位置通过最大相关函数法进行第二次平移配准，将验证后的参考图像的几何关系与分辨率转换至待定标sar载荷图像一致。例如，在步骤s200处理后，待定标sar载荷图像大小为100
×
100，步骤s320中将待定标sar载荷图像中的边角等点作为控制点，主观缩小参考图像大小。将验证后的参考图像大小调整至110
×
110，预留10
×
10大小做后续步骤s330最大相关函数法配准的预选框。
[0093]
步骤s330使用的是最大相关函数法进行图像正式配准，相关函数法是图像配准的基本方法，是许多匹配算法的基础。最大相关函数法计算两幅图像在不同方位和距离偏移处的互相关系数r，同时，在本实施例中，取使r最大时的图像位置进行图像裁剪，最大相关函数法的表达式如公式(3)所示，公式(3)为：
[0094][0095]
其中，u'为距离向的频移，v'为方位向的偏移。待定标sar载荷图像和验证后的参考图像的幅度分别为m1(i,j)、m2(i,j)。选取令r最大的u'、v'作为配准结果，完成验证后的参考图像和待定标sar载荷图像之间像素级的配准。
[0096]
经过步骤s300的处理后，验证后的参考图像数据也裁剪为100
×
100大小。
[0097]
下面结合图5描述本发明的合成孔径雷达辐射定标方法，步骤s400具体包括以下步骤：
[0098]
s410、根据验证后的sar载荷图像的网格长度，对参考图像和验证后的sar载荷图像进行网格划分，将参考图像和验证后的sar载荷图像均划分为边长l
×
l的网格；l为相关长度。
[0099]
在步骤s410中，为了减少地表不均匀、配准效果不佳、入射角影响、系统参数影响带来的误差，需要对验证后的参考图像和待定标sar载荷图像进行网格划分，网格长度根据待定标sar载荷图像确定，首先计算选定裸地区域距离向均值，使用距离向均值计算离散点目标的空间相关函数，空间相关函数计算公式如公式(4)所示，公式(4)为：
[0100][0101]
其中，z
i
为第i列像素后向散射系数值均值，n是图像的列数，取ρ(l)≤1/e时最大整数值作为图像像素后向散射系数值之间的统计相关长度，并将参考图像和验证后的sar载荷图像均划分为边长l
×
l的网格。
[0102]
例如，经过计算得到相关长度l为10，因此会将图像划分为边长为相关长度10
×
10的网格。网格中各种极化方式下的后向散射系数值取均值，所选验证后的参考图像、待定标sar载荷图像数据均压缩至10
×
10大小。
[0103]
s420、根据划分后的参考图像，得到参考图像的后向散射系数；其中，参考图像的后向散射系数包括参考图像水平发射水平接收极化方向的后向散射系数以及垂直发射垂直接收极化方向的后向散射系数。
[0104]
步骤s420利用网格中各种极化方式下的后向散射系数值取均值，作为dubois公式进行反演时所用到的后向散射系数值。
[0105]
s430、根据参考图像的后向散射系数，反演地表参数；其中，地表参数包括地表介电常数实部和地表均方根高度。
[0106]
步骤s430中，依旧使用dubois公式反算地表介电常数实部ε'和地表均方根高度s，具体的计算公式如公式(5)和公式(6)所示，公式(5)和公式(6)分别为：
[0107][0108][0109]
其中，σ
hh
为验证后的参考图像水平发射水平接收极化方向的后向散射系数，σ
vv
为验证后的参考图像垂直发射垂直接收极化方向的后向散射系数。k为验证后的参考图像载波波数，表达式为k＝2π/λ。λ为载波波长，θ0表示验证后的参考图像的雷达入射角。
[0110]
在本实施例中，可以对反演得到的地表介电常数实部ε'和地表均方根高度s，进行二次检验，地表介电常数实部ε'采取topp经验模型进行拟合计算，topp经验模型表达式为公式(7)，公式(7)为：
[0111]
m
v
＝
‑
5.3
×
10
‑2 2.92
×
10
‑2ε'
‑
5.5
×
10
‑4(ε')2 4.3
×
10
‑6(ε')3ꢀꢀ
(7)
[0112]
将通过dubois公式反演得到的地表介电常数实部ε'和地表均方根高度s与通过topp经验公式估计的地表介电常数实部ε'、oh模型计算(公式(1)计算得到)的地表均方根高度s进行误差对比，再次判定通过dubois反演的地表参数的准确性，准确度误差较大则重新选取数据集。在本实施例中，误差的阈值设置为10％，当准确度误差超过10％，则则重新选取数据集，即重新选取参考图像，并继续往后执行对应的步骤。
[0113]
s440、根据地表参数、验证后的sar载荷图像的自身姿态数据，得到验证后的sar载荷图像的后向散射系数；其中，自身姿态数据包括入射角以及波数，验证后的sar载荷图像的后向散射系数包括验证后的sar载荷图像水平发射水平接收极化方向的后向散射系数以及垂直发射垂直接收极化方向的后向散射系数。
[0114]
步骤s440中，将由duboi公式反演得到的地表介电常数实部ε'、地表均方根高度s、以及待定标载荷图像自身姿态数据入射角θ、波数k，代入dubois模型中进行计算。算出待定标sar载荷图像的后向散射系数标sar载荷图像的后向散射系数为待定标sar载荷图像水平发射水平接收极化方向上的后向散射系数，为待定标sar载荷图像垂直发射垂直接收极化方向上的后向散射系数，具体的，dubois模型计算公式如公式(8)和公式(9)所示，公式(8)和公式(9)分别为：
[0115]
[0116][0117]
下面结合图6描述本发明的合成孔径雷达辐射定标方法，步骤s500具体包括以下步骤：
[0118]
s510、根据待定标sar载荷图像的后向散射系数，并以网格为单位，在本实施例中，即以10
×
10大小的网格为单位，获取待定标ar载荷图像每个网格的绝对辐射定标系数；
[0119]
s520、取所有网格的绝对辐射定标系数的均值，得到待定标sar载荷图像的绝对辐射定标系数，完成辐射定标。其中绝对辐射定标系数计算公式如公式(10)所示，公式(10)为：
[0120][0121]
其中，cf为绝对辐射定标系数，为待定标sar载荷图像水平发射水平接收极化方向上遥感影像像元亮度(digitalnumber，dn)值，为通过dubois公式计算的待定标sar载荷图像水平发射水平接收极化方向上的后向散射系数值。
[0122]
之后，还可以将步骤s520计算得到的绝对辐射系数。将计算结果和真实绝对辐射系数进行对比，计算误差率，对本发明的合成孔径雷达辐射定标方法的精确度进行判定。
[0123]
下面结合图7描述本发明的合成孔径雷达辐射定标方法，在另一种实施例中，该方法包括以下步骤：
[0124]
a100、选取待定标合成孔径雷达载荷图像的对应的参考图像；其中，所述参考图像与所述合成孔径雷达载荷图像的空间分辨率比例在第一选取阈值内。
[0125]
a200、对待定标sar载荷图像以及参考图像进行预处理。
[0126]
a300、验证参考图像是否满足第一成像场景，若满足所述第一成像场景条件，得到验证后的参考图像。
[0127]
a400、将验证后的参考图像与待定标合成孔径雷达载荷图像进行配准，将验证后的参考图像的几何关系与分辨率转换至与待定标合成孔径雷达载荷图像一致。
[0128]
a500、根据验证后的参考图像，反演得到地表参数，并根据所述地表参数和待定标合成孔径雷达载荷图像，得到待定标合成孔径雷达载荷图像的后向散射系数。
[0129]
a600、根据所述后向散射系数，得到绝对辐射定标系数，完成辐射定标。
[0130]
区别于之前的实施例，在本实施例中，在步骤a100和步骤a300之间增加了步骤a200，步骤a200的目的在于对图像进行一系列处理流程，提高卫星轨道状态信息精度、降低系统噪声、消除外界因素带来的系统性误差。
[0131]
下面结合图8描述本发明的合成孔径雷达辐射定标方法，步骤a200具体包括以下步骤：
[0132]
a210、确定目标场景区域，选取待定标sar载荷图像以及参考图像位于目标场景区域内的数据，得到裁剪数据集。
[0133]
在步骤a210中，由于不同sar卫星图像的幅宽不同、均匀粗糙裸土面积不同。需要对参考图像和待定标sar载荷图像进行大致裁剪，将位于目标场景区域的数据裁剪下来做裁剪数据集。
[0134]
例如，裁剪后参考图像大小为200
×
200、待定标sar载荷图像大小为100
×
100，参考图像截取更大面积，是为了预留一定范围做后续图像配准。
[0135]
a220、对裁剪数据集进行轨道校正，得到第一校正数据集。
[0136]
步骤a220目的在于卫星原数据文件中其卫星轨道状态信息精度不高，后续图像配准等过程需要用到精确的轨道信息数据，因此需要通过轨道对裁剪数据集进行第一次的校正处理。
[0137]
a230、对第一校正数据集进行相干斑滤波，得到滤波数据集。
[0138]
相干斑噪声是系统噪声中的一种，相干斑会使得图像信噪比降低、图像模糊甚至图像的特征消失。相干斑是极化sar固有的缺陷。任何极化方式都存在相干斑，因此需要通过步骤a230对相干斑进行滤波处理。
[0139]
a240、对滤波数据集进行相对辐射校正，特别的是对，待定标sar载荷图像进行相对辐射校正，经过步骤a210至步骤a240处理后得到第二校正数据集即预处理后的待定标sar载荷图像以及参考图像。
[0140]
步骤a240对待定标sar载荷图像进行相对辐射校正，消除由于外界因素、数据获取和传输过程中由系统产生的系统的、随机的辐射失真或者畸变。在本实施例中，相对辐射校正所采取的方式包括但不限于天线方向图校正、距离校正、设备内定标等一系列处理流程。在步骤a240中通过相对校正补偿卫星设备自身的误差。
[0141]
在本发明的合成孔径雷达辐射定标方法中，步骤a210至步骤a240通过snap软件对图像进行轨道校正、相干斑滤波、天线方向图校正、距离校正、设备内定标等一系列处理流程，提高卫星轨道状态信息精度、降低系统噪声、消除外界因素带来的系统性误差。
[0142]
下面对本发明提供的合成孔径雷达辐射定标装置进行描述，下文描述的合成孔径雷达辐射定标装置与上文描述合成孔径雷达辐射定标方法可相互对应参照。
[0143]
下面结合图10描述本发明的合成孔径雷达辐射定标装置，该装置包括：
[0144]
参考图像选取模块100，用于选取待定标sar载荷图像的对应的参考图像；其中，参考图像与sar载荷图像的空间分辨率比例在第一选取阈值内。
[0145]
均匀裸地校验模块200，用于验证参考图像是否满足第一成像场景，若满足所述第一成像场景条件，得到验证后的参考图像；
[0146]
配准模块300，用于将验证后的参考图像与待定标sar载荷图像进行配准，将验证后的参考图像的几何关系与分辨率转换至与待定标sar载荷图像一致。
[0147]
后向散射系数获取模块400，用于根据验证后的参考图像，反演得到地表参数，并根据地表参数和待定标sar载荷图像，得到待定标sar载荷图像的后向散射系数。
[0148]
辐射定标模块500，用于根据后向散射系数，得到绝对辐射定标系数，完成辐射定标。
[0149]
下面结合图11描述本发明的合成孔径雷达辐射定标装置，均匀裸地校验模块200具体包括：
[0150]
第一校验单元210，用于获取参考图像的成像场景的地表均方根高度，并根据场景参数，判断参考图像的成像场景是否满足第一成像场景条件；其中，场景参数包括用于生成待定标sar载荷图像的sar的雷达载波波数、雷达入射角度和入射频率，以及土壤含水量。
[0151]
在第一校验单元210中，对参考载荷图像成像场景进行地表参数估算，验证成像区
域是否符合dubois公式应用条件。
[0152]
第二校验单元220，用于若参考图像的成像场景满足第一成像场景条件，保留参考图像得到验证后的参考图像；
[0153]
第三校验单元230，用于若参考图像的成像场景不满足第一成像场景条件，删除参考图像，并重新选取参考图像即再执行参考图像选取模块100及之后的步骤。
[0154]
下面结合图12描述本发明的合成孔径雷达辐射定标装置，配准模块300具体包括：
[0155]
第一配准单元310，用于将待定标sar载荷图像为基准图像。
[0156]
第二配准单元320，用于将基准图像中的边角等点作为控制点，对待定标sar载荷图像以及验证后的参考图像对应的像素位置进行第一次平移配准。
[0157]
第三配准单元330，用于将第一次配准后的待定标sar载荷图像以及验证后的参考图像对应的像素位置通过最大相关函数法进行第二次平移配准，将验证后的参考图像的几何关系与分辨率转换至待定标sar载荷图像一致。
[0158]
下面结合图13描述本发明的合成孔径雷达辐射定标装置，后向散射系数获取模块400具体包括：
[0159]
第一获取单元410，用于根据验证后的sar载荷图像的网格长度，对参考图像和验证后的sar载荷图像进行网格划分，将参考图像和验证后的sar载荷图像均划分为边长l
×
l的网格；l为相关长度。
[0160]
第二获取单元420，用于根据划分后的参考图像，得到参考图像的后向散射系数；其中，参考图像的后向散射系数包括参考图像水平发射水平接收极化方向的后向散射系数以及垂直发射垂直接收极化方向的后向散射系数。
[0161]
第二获取单元420利用网格中各种极化方式下的后向散射系数值取均值，作为dubois公式进行反演时所用到的后向散射系数值。
[0162]
第三获取单元430，用于根据参考图像的后向散射系数，反演地表参数；其中，地表参数包括地表介电常数实部和地表均方根高度。
[0163]
第四获取单元440，用于根据地表参数、验证后的sar载荷图像的自身姿态数据，得到验证后的sar载荷图像的后向散射系数；其中，自身姿态数据包括入射角以及波数，验证后的sar载荷图像的后向散射系数包括验证后的sar载荷图像水平发射水平接收极化方向的后向散射系数以及垂直发射垂直接收极化方向的后向散射系数。
[0164]
下面结合图14描述本发明的合成孔径雷达辐射定标装置，辐射定标模块500具体包括：
[0165]
第一定标单元510，用于根据待定标sar载荷图像的后向散射系数，并以网格为单位，在本实施例中，即以10
×
10大小的网格为单位，获取待定标ar载荷图像每个网格的绝对辐射定标系数；
[0166]
第二定标单元520，用于取所有网格的绝对辐射定标系数的均值，得到待定标sar载荷图像的绝对辐射定标系数，完成辐射定标。
[0167]
下面结合图15描述本发明的合成孔径雷达辐射定标装置，在另一种实施例中，区别于之前的实施例，在参考图像选取模块100和均匀裸地校验模块200之间增加了预处理模块600。
[0168]
下面结合图16描述本发明的合成孔径雷达辐射定标装置，预处理模块600具体包
括：
[0169]
第一处理单元610，用于确定目标场景区域，选取待定标sar载荷图像以及参考图像位于目标场景区域内的数据，得到裁剪数据集。
[0170]
第二处理单元620，用于对裁剪数据集进行轨道校正，得到第一校正数据集。
[0171]
第二处理单元620目的在于卫星原数据文件中其卫星轨道状态信息精度不高，后续图像配准等过程需要用到精确的轨道信息数据，因此需要通过轨道对裁剪数据集进行第一次的校正处理。
[0172]
第三处理单元630，用于对第一校正数据集进行相干斑滤波，得到滤波数据集。
[0173]
第四处理单元640，用于对滤波数据集进行相对辐射校正，特别的是对，待定标sar载荷图像进行相对辐射校正，经过第一处理单元610至第四处理单元640处理后得到第二校正数据集即预处理后的待定标sar载荷图像以及参考图像。
[0174]
第四处理单元640对待定标sar载荷图像进行相对辐射校正，消除由于外界因素、数据获取和传输过程中由系统产生的系统的、随机的辐射失真或者畸变。
[0175]
图17示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图17所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)810、通信接口(communications interface)820、存储器(memory)830和通信总线840，其中，处理器810，通信接口820，存储器830通过通信总线840完成相互间的通信。处理器810可以调用存储器830中的逻辑指令，以执行合成孔径雷达辐射定标方法，该合成孔径雷达辐射定标方法包括：
[0176]
s100、选取待定标合成孔径雷达载荷图像的对应的参考图像；其中，所述参考图像与所述合成孔径雷达载荷图像的空间分辨率比例在第一选取阈值内；
[0177]
s200、验证参考图像是否满足第一成像场景，若满足所述第一成像场景条件，得到验证后的参考图像；
[0178]
s300、将验证后的参考图像与待定标合成孔径雷达载荷图像进行配准，将验证后的参考图像的几何关系与分辨率转换至与待定标合成孔径雷达载荷图像一致；
[0179]
s400、根据验证后的参考图像，反演得到地表参数，并根据所述地表参数和待定标合成孔径雷达载荷图像，得到待定标合成孔径雷达载荷图像的后向散射系数；
[0180]
s500、根据所述后向散射系数，得到绝对辐射定标系数，完成辐射定标。
[0181]
此外，上述的存储器830中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read
‑
only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0182]
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的合成孔径雷达辐射定标方法，该合成孔径雷达辐射定标方法包括：
[0183]
s100、选取待定标合成孔径雷达载荷图像的对应的参考图像；其中，所述参考图像与所述合成孔径雷达载荷图像的空间分辨率比例在第一选取阈值内；
[0184]
s200、验证参考图像是否满足第一成像场景，若满足所述第一成像场景条件，得到验证后的参考图像；
[0185]
s300、将验证后的参考图像与待定标合成孔径雷达载荷图像进行配准，将验证后的参考图像的几何关系与分辨率转换至与待定标合成孔径雷达载荷图像一致；
[0186]
s400、根据验证后的参考图像，反演得到地表参数，并根据所述地表参数和待定标合成孔径雷达载荷图像，得到待定标合成孔径雷达载荷图像的后向散射系数；
[0187]
s500、根据所述后向散射系数，得到绝对辐射定标系数，完成辐射定标。
[0188]
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各提供的合成孔径雷达辐射定标方法，该合成孔径雷达辐射定标方法包括：
[0189]
s100、选取待定标合成孔径雷达载荷图像的对应的参考图像；其中，所述参考图像与所述合成孔径雷达载荷图像的空间分辨率比例在第一选取阈值内；
[0190]
s200、验证参考图像是否满足第一成像场景，若满足所述第一成像场景条件，得到验证后的参考图像；
[0191]
s300、将验证后的参考图像与待定标合成孔径雷达载荷图像进行配准，将验证后的参考图像的几何关系与分辨率转换至与待定标合成孔径雷达载荷图像一致；
[0192]
s400、根据验证后的参考图像，反演得到地表参数，并根据所述地表参数和待定标合成孔径雷达载荷图像，得到待定标合成孔径雷达载荷图像的后向散射系数；
[0193]
s500、根据所述后向散射系数，得到绝对辐射定标系数，完成辐射定标。
[0194]
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
[0195]
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。