Sar照射區(qū)域的仿真場(chǎng)景模型建立方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種SAR照射區(qū)域的仿真場(chǎng)景模型建立方法和系統(tǒng)，所述方法包括：對(duì)照射區(qū)域的DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行插值后，針對(duì)插值后的DEM數(shù)據(jù)中的每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，計(jì)算該數(shù)據(jù)點(diǎn)的法向矢量、主曲率信息，并根據(jù)主曲率信息計(jì)算出該數(shù)據(jù)點(diǎn)的高斯曲率；并對(duì)插值后的DEM數(shù)據(jù)中的每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的高斯曲率進(jìn)行平均，得到平均高斯曲率；將插值后的DEM數(shù)據(jù)中高斯曲率小于平均高斯曲率的數(shù)據(jù)點(diǎn)剔除后得到精簡(jiǎn)的DEM數(shù)據(jù)；對(duì)精簡(jiǎn)的DEM數(shù)據(jù)的點(diǎn)云進(jìn)行三角剖分，形成非均勻三角網(wǎng)格模型后，對(duì)每個(gè)三角網(wǎng)格進(jìn)行屬性裝配后得到照射區(qū)域的仿真場(chǎng)景模型。應(yīng)用本發(fā)明，以精簡(jiǎn)DEM數(shù)據(jù)，提高對(duì)建立的SAR照射區(qū)域的仿真場(chǎng)景模型的仿真效率。
【專利說(shuō)明】SAR照射區(qū)域的仿真場(chǎng)景模型建立方法和系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及雷達(dá)技術(shù)，尤其涉及一種SAR照射區(qū)域的仿真場(chǎng)景模型建立方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]SAR (Synthetic Aperture Radar,合成孔徑雷達(dá))是新計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)支持下誕生的一種新型遙感設(shè)備，廣泛應(yīng)用于航空測(cè)量、航空遙感、衛(wèi)星海洋觀測(cè)、航天偵察、圖像匹配制導(dǎo)等領(lǐng)域，其中，SAR回波仿真技術(shù)對(duì)于SAR系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、噪聲和雜波抑制、成像處理算法研究，以及SAR成像的自動(dòng)解譯等具有重要作用，可以代替高成本的飛行試驗(yàn)，提供大量符合特定參量需求的SAR回波數(shù)據(jù)；由于SAR回波仿真效率和準(zhǔn)確性依賴于SAR仿真場(chǎng)景模型的可靠性和質(zhì)量，如何保證SAR仿真場(chǎng)景模型的可靠性和質(zhì)量便成了目前研究的熱點(diǎn)。
[0003]對(duì)SAR回波獲取的DEM (Digital Elevation Model，數(shù)字高程模型)數(shù)據(jù)采用Delaunay狄洛尼三角劃分進(jìn)行SAR照射區(qū)域的仿真場(chǎng)景建模是現(xiàn)有技術(shù)中常用的方法，該方法雖然簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)，但是進(jìn)行Delaunay三角劃分需要去掉DEM格網(wǎng)中的一些數(shù)據(jù)點(diǎn)，用這些不規(guī)整的點(diǎn)連成三角網(wǎng)格表現(xiàn)地形表面的起伏，如果SAR回波獲取的DEM數(shù)據(jù)點(diǎn)比較稀疏，而對(duì)場(chǎng)景模型的使用和精度要求較高時(shí)，則在此基礎(chǔ)上建立的模型不能準(zhǔn)確地反映地形起伏。
[0004]一種改進(jìn)的SAR照射區(qū)域的仿真場(chǎng)景建模方法，該方法的流程如圖1所示，首先利用細(xì)分過(guò)程中，在兩個(gè)或多個(gè)DEM數(shù)據(jù)點(diǎn)之間進(jìn)行插值，以增加DEM數(shù)據(jù)，之后，對(duì)DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行Delaunay三角劃分，能夠?qū)Φ匦纹鸱M(jìn)行準(zhǔn)確的模擬，是目前公認(rèn)的較佳的方法。
[0005]然而，上述方法即使在場(chǎng)景模型的使用和精度要求不高時(shí)，也會(huì)對(duì)間距較小的DEM數(shù)據(jù)點(diǎn)之間進(jìn)行插值，造成了 DEM數(shù)據(jù)冗余，在此基礎(chǔ)上，采用冗余的DEM數(shù)據(jù)點(diǎn)建立的場(chǎng)景模型會(huì)嚴(yán)重降低對(duì)該模型的仿真效率。因此，必要提供一種能夠采用精簡(jiǎn)的DEM數(shù)據(jù)對(duì)SAR照射區(qū)域的仿真場(chǎng)景建模的方法和系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種SAR照射區(qū)域的仿真場(chǎng)景模型建立方法和系統(tǒng)，以更為精簡(jiǎn)的DHM數(shù)據(jù)建立的仿真場(chǎng)景模型。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種SAR照射區(qū)域的仿真場(chǎng)景模型建立方法，包括:
[0008]對(duì)所述照射區(qū)域的DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行插值后，針對(duì)插值后的DEM數(shù)據(jù)中的每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，計(jì)算該數(shù)據(jù)點(diǎn)的法向矢量、主曲率信息，并根據(jù)所述主曲率信息計(jì)算出該數(shù)據(jù)點(diǎn)的高斯曲率；并
[0009]對(duì)所述插值后的DEM數(shù)據(jù)中的每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的高斯曲率進(jìn)行平均，得到平均高斯曲率;[0010]將所述插值后的DEM數(shù)據(jù)中高斯曲率小于所述平均高斯曲率的數(shù)據(jù)點(diǎn)剔除后得到精簡(jiǎn)的DEM數(shù)據(jù)；
[0011]對(duì)所述精簡(jiǎn)的DEM數(shù)據(jù)的點(diǎn)云進(jìn)行三角剖分，形成非均勻三角網(wǎng)格模型后，對(duì)每個(gè)三角網(wǎng)格進(jìn)行屬性裝配后得到所述照射區(qū)域的仿真場(chǎng)景模型。
[0012]進(jìn)一步，所述對(duì)所述照射區(qū)域的DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行插值，具體為:
[0013]對(duì)所述照射區(qū)域的DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行分形插值:
[0014]對(duì)所述照射區(qū)域的DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行至少一次中點(diǎn)線性插值；并在每次中點(diǎn)線性插值后，對(duì)于本次插入到所述DEM數(shù)據(jù)中的插值點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)償；
[0015]其中，對(duì)于第k次插入到所述DEM數(shù)據(jù)中的一個(gè)平面坐標(biāo)為(x0，y0)的插值點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償項(xiàng)根據(jù)如下公式I計(jì)算得到:
[0016]
【權(quán)利要求】
1.一種SAR照射區(qū)域的仿真場(chǎng)景模型建立方法，其特征在于，包括:對(duì)所述照射區(qū)域的DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行插值后，針對(duì)插值后的DEM數(shù)據(jù)中的每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，計(jì)算該數(shù)據(jù)點(diǎn)的法向矢量、主曲率信息，并根據(jù)所述主曲率信息計(jì)算出該數(shù)據(jù)點(diǎn)的高斯曲率；并對(duì)所述插值后的DEM數(shù)據(jù)中的每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的高斯曲率進(jìn)行平均，得到平均高斯曲率；將所述插值后的DEM數(shù)據(jù)中高斯曲率小于所述平均高斯曲率的數(shù)據(jù)點(diǎn)剔除后得到精簡(jiǎn)的DEM數(shù)據(jù)； 對(duì)所述精簡(jiǎn)的DEM數(shù)據(jù)的點(diǎn)云進(jìn)行三角剖分，形成非均勻三角網(wǎng)格模型后，對(duì)每個(gè)三角網(wǎng)格進(jìn)行屬性裝配后得到所述照射區(qū)域的仿真場(chǎng)景模型。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對(duì)所述照射區(qū)域的DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行插值，具體為: 對(duì)所述照射區(qū)域的DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行分形插值: 對(duì)所述照射區(qū)域的DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行至少一次中點(diǎn)線性插值；并在每次中點(diǎn)線性插值后，對(duì)于本次插入到所述DEM數(shù)據(jù)中的插值點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)償； 其中，對(duì)于第k次插入到所述DEM數(shù)據(jù)中的一個(gè)平面坐標(biāo)為(xO，yO)的插值點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償項(xiàng)根據(jù)如下公式I計(jì)算得到:
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算該數(shù)據(jù)點(diǎn)的法向矢量，具體包括: 根據(jù)如下公式4將該數(shù)據(jù)點(diǎn)的鄰域三角面元的法向矢量進(jìn)行面積和內(nèi)夾角加權(quán)平均后，得到該數(shù)據(jù)點(diǎn)的法向矢量&:
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算該數(shù)據(jù)點(diǎn)的主曲率信息，具體包括: 確定出該數(shù)據(jù)點(diǎn)的局部點(diǎn)集后，根據(jù)所述局部點(diǎn)集中各數(shù)據(jù)點(diǎn)的法向矢量計(jì)算出該數(shù)據(jù)點(diǎn)的主曲率信息。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述確定出該數(shù)據(jù)點(diǎn)的局部點(diǎn)集，具體包括: 以該數(shù)據(jù)點(diǎn)為中心，按最近鄰域法則搜索選取設(shè)定數(shù)量的數(shù)據(jù)點(diǎn)組成該數(shù)據(jù)點(diǎn)的局部點(diǎn)集。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述主曲率信息計(jì)算出該數(shù)據(jù)點(diǎn)的高斯曲率，具體包括: 求取該數(shù)據(jù)點(diǎn)的主曲率信息中兩個(gè)正交主曲率的大小的乘積,作為該數(shù)據(jù)點(diǎn)的高斯曲率。
7.—種SAR照射區(qū)域的回波仿真方法，其特征在于，包括: 根據(jù)如權(quán)利要求1-6任一所述的方法建立所述SAR照射區(qū)域的仿真場(chǎng)景模型； 根據(jù)建立的仿真場(chǎng)景模型進(jìn)行所述SAR照射區(qū)域的回波仿真。
8.—種SAR照射區(qū)域的仿真場(chǎng)景模型建立系統(tǒng)，其特征在于，包括: 插值模塊，用于對(duì)所述照射區(qū)域的DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行插值； 法向矢量確定模塊，用于針對(duì)插值后的DEM數(shù)據(jù)中的每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，計(jì)算該數(shù)據(jù)點(diǎn)的法向矢量；` 高斯主曲率確定模塊，用于根據(jù)插值后的DEM數(shù)據(jù)中的各數(shù)據(jù)點(diǎn)的法向矢量計(jì)算每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的主曲率信息和高斯曲率；并對(duì)所述插值后的DHM數(shù)據(jù)中的每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的高斯曲率進(jìn)行平均，得到平均高斯曲率； 數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)模塊，用于將所述插值后的DHM數(shù)據(jù)中高斯曲率小于所述平均高斯曲率的數(shù)據(jù)點(diǎn)剔除后得到精簡(jiǎn)的DEM數(shù)據(jù)； 三角剖分模塊，用于對(duì)所述精簡(jiǎn)的DEM數(shù)據(jù)的點(diǎn)云進(jìn)行三角剖分，形成非均勻三角網(wǎng)格模型后，對(duì)每個(gè)三角網(wǎng)格進(jìn)行屬性裝配后得到所述照射區(qū)域的仿真場(chǎng)景模型。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述插值模塊具體用于對(duì)所述照射區(qū)域的DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行分形插值。
10.一種SAR照射區(qū)域的回波仿真系統(tǒng)，其特征在于，包括:如權(quán)利要求8或9所述的SAR照射區(qū)域的仿真場(chǎng)景模型建立系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK103631990SQ201310538345
【公開(kāi)日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年11月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月4日
【發(fā)明者】朱國(guó)慶, 董純柱, 王超, 殷紅成 申請(qǐng)人:北京環(huán)境特性研究所