一种SAR卫星后向散射系数图像的检验方法及装置与流程

一种sar卫星后向散射系数图像的检验方法及装置
技术领域
1.本发明涉及sar卫星的图像辐射特性检验技术领域，尤其涉及一种sar卫星后向散射系数图像的检验方法及装置。


背景技术：

2.合成孔径雷达(synthetic aperture radar，sar)具有全天时、全天候的对地观测能力，且不受云雨等恶劣天气的干扰，对于时效性要求较高的灾害应急监测、农情监测、国土资源调查、地形测量及海洋动力环境测量等具有重要意义。随着sar分辨率的不断提高、性能不断完善，利用图像位置、纹理、形状等信息对sar图像的定性分析已经不能满足现下许多行业的应用需求，因此迫切需要推进sar图像的定量化研究，以进一步拓宽sar的应用范围，挖掘sar的应用潜力。sar图像的辐射特性会影响最终定量化应用的效果，且与用户的应用领域直接相关，对图像特性指标进行分析验证，能够更有针对性地对sar载荷系统进行优化，以保证用户定量化应用的精度需求。
3.sar卫星后向散射系数图像是sar定量化应用的基础图像，利用地面点目标检验sar卫星后向散射系数图像的辐射特性，能为sar定量化应用提供有力支持。现有方法进行sar卫星后向散射系数图像辐射特性检验主要运用于海洋范围，且需要使用气象浮标获取海面风场信息，并需要进一步的时空配准，因此模型复杂，计算繁琐，不能有效满足陆地复杂地物背景下的应用需求。
4.基于点目标的sar辐射特性检验方法包括利用有源定标器(active radar calibrator，arc)和无源点目标(如角反射器)的方法。角反射器(corner reflector，cr)作为常用的无源点目标具有结构简单、性能稳定、布设方便、成本低廉的优点，其可以作为雷达散射截面积精确已知的地面点目标，是检验sar图像的实用设备，但在角反射器的使用过程中，如何保证其方位、俯仰指向精度是核心问题。传统布设需要根据卫星轨道参数和cr的位置坐标计算得到方位角和俯仰角，而后借助电子水平仪测量结果人工调整角反射器的实际俯仰角，再利用机械罗盘测量调整角反射器的实际方位角，这项工作耗时耗力，开展一次实验非常困难，因而，目前尚缺少长期运行化的检验方法。


技术实现要素：

5.本发明提供一种sar卫星后向散射系数图像的检验方法及装置，用以解决现有技术中进行sar卫星后向散射系数图像辐射特性检验的模型复杂，计算繁琐，且不能有效满足陆地复杂地物背景下的应用需求的缺陷，实现陆地复杂地物背景下的sar卫星后向散射系数图像检验，模型简单，容易实现。
6.本发明提供一种sar卫星后向散射系数图像的检验方法，包括：
7.根据sar卫星过境成像时的观测参数，对固定布设于真实性检验站点内的自动角反射器的姿态进行远程控制调整；
8.根据sar卫星同步获取的覆盖自动角反射器的sar图像和所述自动角反射器经调
整后的姿态角，得到所述sar卫星后向散射系数图像；
9.根据所述自动角反射器在后向散射系数图像中的特征，得到所述自动角反射器的雷达散射截面积测量值；
10.利用所述自动角反射器的雷达散射截面积理论值对雷达散射截面积测量值进行分析，得到所述sar卫星后向散射系数图像的检验结果。
11.根据本发明提供的一种sar卫星后向散射系数图像的检验方法，所述根据sar卫星过境成像时的观测参数，对固定布设于真实性检验站点内的自动角反射器的姿态进行远程控制调整，具体包括：
12.根据sar卫星过境成像时的观测参数，通过固定布设于真实性检验站点内的自动角反射器实现所述自动角反射器的方位指向角和俯仰指向角的远程控制调整，直至所述自动角反射器的法线方向与sar卫星的入射波束方向一致。
13.根据本发明提供的一种sar卫星后向散射系数图像的检验方法，所述根据sar卫星同步获取的覆盖自动角反射器的sar图像和所述自动角反射器经调整后的姿态角，得到所述sar卫星后向散射系数图像，具体包括：
14.根据所述sar卫星距离向布设的各自动角反射器的成像结果进行sar图像天线方向图校正，以对所述sar图像进行相对辐射校正；
15.将经相对辐射校正后的sar图像结合定标方程和绝对辐射定标常数，计算得到所述sar卫星后向散射系数图像。
16.根据本发明提供的一种sar卫星后向散射系数图像的检验方法，所述根据所述自动角反射器在后向散射系数图像中的特征，得到所述自动角反射器的雷达散射截面积测量值，具体包括：
17.根据所述自动角反射器在所述真实性检验站点内的经纬度，得到所述自动角反射器在所述后向散射系数图像中的行列号坐标；
18.以所述行列号坐标为中心选定预定范围作为缓冲区，利用滑动窗口法选出所述缓冲区内后向散射系数值的总和最大的区域，并将所述区域的中心点作为所述自动角反射器的成像区域中心点；
19.基于所述自动角反射器的成像区域中心点确定的后向散射系数图像中的自动角反射器成像区域，借助点目标响应能量计算方法推导得到基于峰值法和/或积分法的sar图像点目标雷达散射截面积测量方法；
20.利用所述sar图像点目标雷达散射截面积测量方法从后向散射系数图像中得到所述自动角反射器的雷达散射截面积测量值。
21.根据本发明提供的一种sar卫星后向散射系数图像的检验方法，所述利用所述自动角反射器的雷达散射截面积理论值对雷达散射截面积测量值进行分析，得到所述sar卫星后向散射系数图像的检验结果，具体包括：
22.对固定布设于所述真实性检验站点内的多个具有相同雷达散射截面积理论值的自动角反射器的雷达散射截面积测量值进行统计分析，将得到的分析结果作为所述sar卫星后向散射系数图像的相对精度检验结果；和/或
23.对得到的所述自动角反射器的雷达散射截面积测量值与相应的自动角反射器的雷达散射截面积理论值作差，将得到的差值的绝对值作为所述sar卫星后向散射系数图像
的绝对精度检验结果。
24.本发明还提供一种sar卫星后向散射系数图像的检验装置，包括：
25.调整单元，用于根据sar卫星过境成像时的观测参数，对固定布设于真实性检验站点内的自动角反射器的姿态进行远程控制调整；
26.图像生成单元，用于根据sar卫星同步获取的覆盖自动角反射器的sar图像和所述自动角反射器经调整后的姿态角，得到所述sar卫星后向散射系数图像；
27.计算单元，用于根据所述自动角反射器在后向散射系数图像中的特征，得到所述自动角反射器的雷达散射截面积测量值；
28.分析单元，用于利用所述自动角反射器的雷达散射截面积理论值对雷达散射截面积测量值进行分析，得到所述sar卫星后向散射系数图像的检验结果。
29.本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述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sar卫星后向散射系数图像的检验方法的步骤。
30.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，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述sar卫星后向散射系数图像的检验方法的步骤。
31.本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述sar卫星后向散射系数图像的检验方法的步骤。
32.本发明提供的一种sar卫星后向散射系数图像的检验方法及装置，通过在真实性检验站点内固定布设自动角反射器进行后向散射系数图像的检验，整个过程中仅需要根据sar卫星过境成像时的观测参数对自动角反射器的姿态进行远程控制调整，以及由自动角反射器和sar卫星自身获取的相关数据的计算和分析，就能获得sar卫星后向散射系数图像的检验结果，不需要获取更多的外部时空匹配辅助资料，模型简单并且容易实现。
33.本发明基于固定布设在地面真实性检验站点的自动角反射器进行sar卫星后向散射系数图像的精度检验，能够根据不同图像的需求进行角反射器工作姿态的远程控制调节，有效减少了野外检验实验中的人工重复工作。
34.本发明利用地面真实性检验站点固定布设的自动角反射器对sar卫星后向散射系数图像进行定量评估检验，支持在复杂的陆地背景下长期布设、自动化运行，以周期性验证sar卫星后向散射系数图像的特性精度，为sar图像定量化应用提供有力的技术支撑。
附图说明
35.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。
36.图1是本发明提供的一种sar卫星后向散射系数图像的检验方法的流程示意图之一；
37.图2是本发明提供的根据自动角反射器在后向散射系数图像中的特征，利用基于峰值法或积分法的sar图像点目标雷达散射截面积测量值计算方法得到自动角反射器的雷
达散射截面积测量值的流程示意图；
38.图3是本发明提供的利用滑动窗口法选取自动角反射器的成像区域中心点的原理示意图；
39.图4是本发明提供的自动角反射器在后向散射系数图像中成像区域的矩形积分窗口结构图；
40.图5是本发明提供的一种sar卫星后向散射系数图像的检验装置的结构示意图；
41.图6是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
42.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。
43.随着sar分辨率的不断提高、性能不断完善，利用图像位置、纹理、形状等信息对sar图像的定性分析已经不能满足现下许多行业的应用需求，因此迫切需要推进sar图像的定量化研究，以进一步拓宽sar的应用范围，挖掘sar的应用潜力。sar图像的辐射特性会影响最终定量化应用的效果，且与用户的应用领域直接相关，对图像特性指标进行分析验证，能够更有针对性地对sar载荷系统进行优化，以保证用户定量化应用的精度需求。sar卫星后向散射系数图像是sar定量化应用的基础图像，利用地面点目标检验sar卫星后向散射系数图像的辐射特性，能为sar定量化应用提供有力支持。然而现有方法进行sar卫星后向散射系数图像辐射特性检验主要运用于海洋范围，且不能有效满足陆地复杂地物背景下的应用需求。针对这一问题，本发明实施例提供了一种sar卫星后向散射系数图像的检验方法，使在面对陆地复杂地物背景时，也能满足对sar卫星后向散射系数图像的检验要求。
44.下面结合图1-图4描述本发明的一种sar卫星后向散射系数图像的检验方法，该方法包括以下步骤：
45.101、根据sar卫星过境成像时的观测参数，对固定布设于真实性检验站点内的自动角反射器的姿态进行远程控制调整。
46.102、根据sar卫星同步获取的覆盖自动角反射器的sar图像和所述自动角反射器经调整后的姿态角，得到所述sar卫星后向散射系数图像。
47.103、根据所述自动角反射器在后向散射系数图像中的特征，得到所述自动角反射器的雷达散射截面积测量值。
48.104、利用所述自动角反射器的雷达散射截面积理论值对雷达散射截面积测量值进行分析，得到所述sar卫星后向散射系数图像的检验结果。
49.具体地，自动角反射器通过配备智能云台，能够在无人值守的情况下，通过远程控制软件自动进行参数设置、状态检测和姿态控制。在面对地面复杂地表环境的应用背景下，将自动角反射器应用于sar卫星后向散射系数图像的检验方法中，能够实现角反射器姿态的远程控制调整，从而克服传统的角反射器在布设时需要根据卫星轨道参数等，人工调整角反射器的姿态，进而耗费大量的人力、财力的弊端。通过在地面真实性检验站点固定布设支持远程控制、无人值守、自主供电的自动角反射器，在sar卫星过境真实性检验站点时，根
据sar卫星和成像几何参数远程控制实现自动角反射器姿态的高精度调整，并基于自动角反射器的位置信息通过星地匹配实现sar卫星后向散射系数图像的精度检验，有效减少了野外检验实验中的人工重复工作，且支持在复杂的陆地背景下长期布设、自动化运行，以周期性验证sar卫星后向散射系数图像的特性精度，为sar图像定量化应用提供有力的技术支撑。同时，传统的人工布设角反射器的指向精度控制在1
°
左右，而利用机械控制角度调整的自动角反射器，相较人工控制的精度和稳定性更高，其方位和俯仰指向精度均能达到0.1
°
，降低了雷达波入射方向偏离角反射器法线方向对雷达散射截面积的影响。
50.进一步地，在sar卫星过境成像时，根据卫星的观测参数，可远程调整真实性检验站点的自动角反射器姿态，从而满足不同图像的需求，同时自动角反射器带有防护罩和视频监控系统等安全防护措施，保障其在执行任务期间的安全、正常运行。而自动角反射器作为地面参考，能够提供精确已知的雷达散射截面积(radar cross section，rcs)，即rcs理论值，因为通过精确测量自动角反射器的边长a，理论上就能计算得到自动角反射器的rcs理论值。例如，对于三面角反射器，峰值rcs的理论计算公式如公式1所示：
[0051][0052]
其中，σ为角反射器的rcs理论值，单位为m2；a为角反射器的直角边边长，单位为m；λ为雷达载荷波长，单位为m。
[0053]
可以理解的是，当本发明的一种sar卫星后向散射系数图像的检验方法应用于地面上时，首先要根据野外实验角反射器的布设原则，将自动角反射器按照合理的布设方案于真实性检验站内布设，其设备精度和数量应该满足后向散射系数精度检验的要求，同时记录自动角反射器布设地理坐标、形状、边长等信息。通常，在理想情况下，真实性检验设备布设方案设计为“十”字型，即自动角反射器在sar卫星的成像覆盖区域中沿着距离-方位向二维均匀布设。同时，为了提高检验结果的准确度，布设位置需要尽量满足背景地势平坦、周边无建筑、山体等遮挡，无烟雾类、粉尘类企业，无强目标信号或电磁等的干扰，保证设备满足信杂比不低于20db的有效条件。此外，为了方便自动角反射器的布设，布设场地还需要确保设备运输车辆的正常通行。同时，为保证仪器设备放置稳固，所选择的布设点及周边还需具备一定的稳定性，从而便于设备底座建设、防护罩安装、视频监控系统等基础设施建设的实施。
[0054]
进一步地，sar卫星后向散射系数图像与sar卫星获取的sar图像，以及sar卫星相对于自动角反射器的入射角度相关，所以在sar卫星后向散射系数图像的计算中，需要根据卫星同步获取的真实性检验站点的sar图像，结合已知的定标方程、绝对辐射定标常数，以及入射角度，对sar图像进行处理计算得到后向散射系数图像。
[0055]
在得到了所述sar卫星后向散射系数图像后，根据所述自动角反射器在后向散射系数图像中的特征，能够计算得到所述自动角反射器的雷达散射截面积测量值。
[0056]
最后，利用理论计算得到的所述自动角反射器的rcs理论值与后向散射系数图像中提取出的自动角反射器雷达散射截面积测量值进行对比分析，得到所述sar卫星后向散射系数图像的检验结果。
[0057]
需要说明的是，现有方法需要利用气象浮标得到海面风场数据，并且需要进一步的时空配准，因此计算复杂，不能有效满足陆地复杂地物背景下的应用需求。本发明基于固
定布设在地面真实性检验站点的自动角反射器进行后向散射系数图像的辐射特性检验，整个过程只需明确自动角反射器的大致布设位置，即可进行星地匹配选取自动角反射器成像区域实现检验流程，因此模型简单并且容易实现，能够适应复杂陆地背景下的多种定量化应用需求，为sar卫星后向散射系数图像辐射特性长期、周期检验提供有力支持。
[0058]
在本发明的一个实施例中，根据sar卫星过境成像时的观测参数，通过固定布设于真实性检验站点内的自动角反射器实现所述自动角反射器的方位指向角和俯仰指向角的远程控制调整，直至所述自动角反射器的法线方向与sar卫星的入射波束方向保持一致。
[0059]
具体地，固定布设的自动角反射器能够根据不同图像的需求进行角反射器方位、俯仰指向角度的远程控制调节，使得自动角反射器的法线方向与sar卫星的入射波束方向尽量保持一致，能够进一步降低雷达波入射方向偏离角反射器法线方向对rcs的影响。
[0060]
由于天线指向角度的变化会导致sar图像存在距离向的辐射偏差，所以在本发明的另一个实施例中，根据所述sar卫星距离向布设的各自动角反射器的成像结果进行sar图像天线方向图校正，以对所述sar图像进行相对辐射校正；
[0061]
将经相对辐射校正后的sar图像结合定标方程和绝对辐射定标常数，计算得到所述sar卫星后向散射系数图像。
[0062]
具体地，根据sar卫星同步获取的覆盖自动角反射器的sar图像，结合定标方程、已知的绝对辐射定标常数、入射角等相关参数，进行slc数据的相对校正和后向散射系数的计算，并对图像中的异常值进行检验纠正处理，以保证得到的sar卫星后向散射系数图像的质量。即，首先对sar图像进行天线方向图校正，消除由于天线指向角度变化导致的图像存在于距离向的辐射偏差，而后经相对辐射校正后，结合定标方程、绝对辐射定标常数计算sar图像后向散射系数，常用的后向散射系数计算公式如公式2所示：
[0063][0064]
其中，σ0为地物对应的后向散射系数；dn2为sar图像对应的强度值，对于slc数据，dn值由实部i和虚部q计算得到，即dn2＝i2+q2；k为绝对辐射定标常数值。
[0065]
另外，如果需要将后向散射系数线性值σ0转化为db形式σ
db
，可依据σ
db
＝10
×
lg(σ0)进行转换。同时，由于转化公式的局限性，当σ0＝0时，后向散射系数转化结果会出现异常值，即后向散射系数图像中会出现空值，因此在进行转化前需要进行插值，以消除异常值对结果的影响。
[0066]
进一步地，如图2所示，在一个实施例中，提供了步骤103中根据所述自动角反射器在后向散射系数图像中的特征得到所述自动角反射器的雷达散射截面积测量值的具体方法，包括：
[0067]
1031、根据所述自动角反射器在所述真实性检验站点内的经纬度，得到所述自动角反射器在所述后向散射系数图像中的行列号坐标；
[0068]
1032、以所述行列号坐标为中心选定预定范围作为缓冲区，利用滑动窗口法选出所述缓冲区内后向散射系数值的总和最大的区域，并将所述区域的中心点作为所述自动角反射器的成像区域中心点；
[0069]
1033、基于所述自动角反射器的成像区域中心点确定的后向散射系数图像中自动角反射器成像区域，借助点目标响应能量计算方法推导得到基于峰值法和/或积分法的sar
图像点目标雷达散射截面积测量方法；
[0070]
1034、利用所述sar图像点目标雷达散射截面积测量方法从后向散射系数图像中得到所述自动角反射器的雷达散射截面积测量值。
[0071]
具体地，在后向散射系数图像检验时，需要明确自动角反射器在图像上对应的位置，因此在地面自动角反射器固定布设时需要精准测量各点位的经纬度。根据实地测得的自动角反射器经纬度通过仿射变换矩阵转换为后向散射系数图像的行列号坐标，并以该点为缓冲区中心，在一定的缓冲区范围选取后向散射系数值总和最大的滑动窗口中心点作为该自动角反射器在图像上的对应位置。
[0072]
具体选取方法：如图3所示，利用滑动窗口法进行中心点位置的自动选取，首先使用固定大小的滑动窗口在缓冲区中以设定步长速度滑动，计算滑动窗口内的后向散射系数值的总和，总和最大的滑动窗口的中心点被视为自动角反射器成像区域中心点，而后以选取的自动角反射器的成像区域中心点为基础，根据图4确定自动角反射器在后向散射系数图像中的成像区域。
[0073]
可以理解的是，经相对辐射校正处理后，自动角反射器响应能量ε
p
、绝对辐射定标常数k，以及雷达散射截面积σ,三者之间的关系如公式3所示：
[0074]
ε
p
＝kσ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
公式3；
[0075]
因此，可利用自动角反射器的脉冲响应能量ε
p
计算得到对应的雷达散射截面积σ，而自动角反射器的脉冲响应能量可采用积分法或峰值法进行计算。
[0076]
即基于自动角反射器布设的经纬度坐标，进行星地匹配能够实现自动角反射器成像窗口中心点的精确选取，并提取自动角反射器在后向散射系数图像中的成像窗口，借助点目标响应能量计算方法推导得到基于峰值法和积分法的sar图像点目标雷达散射截面积测量方法，从后向散射系数图像中得到所述自动角反射器的雷达散射截面积测量值。
[0077]
其中，利用积分法计算自动角反射器的雷达散射截面积测量值的方法为：
[0078]
以提取的自动角反射器的成像区域中心点为取窗中心，提取2c×2c
大小的成像区域矩形积分窗口数据，其中，根据实际情况取c为大于2的自然数，如图4所示，以c＝5为例，图4中的p代表一个像元大小，其中1区为主瓣区域，2区和3区为方位向旁瓣区域，4区和5区为距离向旁瓣区域。
[0079]
积分法响应能量计算是对自动角反射器积分窗口范围内的像元进行8倍fft插值后的结果进行积分计算，具体公式如下下述公式4所示：
[0080][0081]
其中，ε
integral
为自动角反射器积分法响应能量；为sar图像中自动角反射器像元对应的强度值；a为自动角反射器积分区域；na为积分区域对应的像元个数；b为自动角反射器背景计算区域；nb为背景计算区域对应的像元个数；δa和δr分别为方位向和距离向像元间隔大小。
[0082]
综合公式2、3和4，推导得到公式5：
[0083][0084]
其中，rcs
integral
为自动角反射器积分法雷达散射截面积测量值，单位为m2；σi为自
动角反射器窗口各像元对应的后向散射系数(线性值)。
[0085]
因此，基于后向散射系数图像的自动角反射器积分法rcs测量值计算是利用借助点目标响应能量计算方法推导得到的基于积分法的sar图像点目标雷达散射截面积测量方法，通过对后向散射系数图像中自动角反射器成像窗口进行8倍fft插值，而后积分得到所述自动角反射器的雷达散射截面积测量值。
[0086]
利用峰值法计算自动角反射器的雷达散射截面积测量值的方法为：
[0087]
峰值法响应能量计算是以自动角反射器的响应能量峰值与等效分辨单元面积的乘积来获取脉冲响应能量。例如，参考图4，在sar图像中的角反射器成像区域采用8倍fft插值得到插值后的自动角反射器脉冲响应，找到峰值位置对应的dn值，进行峰值法响应能量计算。具体公式如公式6所示：
[0088][0089]
其中，ε
peak
为自动角反射器峰值法响应能量；为sar图像中自动角反射器峰值点像元对应的强度值；a和r分别为天线3db脉冲响应宽度在方位向和距离向的展宽。
[0090]
因此，综合公式2、3和6发现，基于后向散射系数图像的自动角反射器峰值法rcs测量值计算是基于自动角反射器成像区域的后向散射系数峰值得到自动角反射器的雷达散射截面积，具体来说，对后向散射系数图像中的自动角反射器成像区域进行8倍fft插值，选取峰值位置对应的后向散射系数值，通过计算自动角反射器成像区域后向散射系数峰值与等效分辨单元面积得到自动角反射器对应的雷达散射截面积，如公式7所示：
[0091]
rcs
peak
＝σ
p
arδaδbꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
公式7；
[0092]
其中，rcs
peak
为自动角反射器峰值法雷达散射截面积测量值，单位为m2；σ
p
为自动角反射器成像区域峰值后向散射系数(线性值)；a和r分别为天线3db脉冲响应宽度在方位向和距离向的展宽。
[0093]
在另一实施例中，还提供了利用所述自动角反射器的雷达散射截面积理论值对雷达散射截面积测量值进行分析，得到所述sar卫星后向散射系数图像的检验结果的具体内容，包括：
[0094]
对固定布设于所述真实性检验站点内的多个具有相同雷达散射截面积理论值的自动角反射器的雷达散射截面积测量值进行统计分析，将得到的分析结果作为所述sar卫星后向散射系数图像的相对精度检验结果；和/或
[0095]
对得到的所述自动角反射器的雷达散射截面积测量值与相应的自动角反射器的雷达散射截面积理论值作差，将得到的差值的绝对值作为所述sar卫星后向散射系数图像的绝对精度检验结果。
[0096]
具体地，本发明的sar卫星后向散射系数图像的检验方法提供两种后向散射系数图像的检验结果，分别为相对精度和绝对精度。
[0097]
为使得rcs测量值与地面参考理论值保持相同的计算量纲，一般将线性值转换为以dbsm为单位的结果，转化公式如公式8所示：
[0098]
rcs
db
＝10*lg(rcs)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
公式8。
[0099]
更具体地，对于相对精度，理想情况下，在后向散射系数图像中具有相同rcs理论值的自动角反射器应具有相等的rcs测量值，因而在真实性检验站点中布设一定数量的具
有相同rcs理论值的自动角反射器，通过计算各参考自动角反射器的雷达散射截面积测量值，对多个具有相同雷达散射截面积理论值的自动角反射器测量值进行统计分析，就能得到覆盖有自动角反射器的sar图像的相对精度，如公式9所示：
[0100][0101]
其中，δr为相对精度；n为用于检验的自动角反射器数量；为第i个自动角反射器对应的雷达散射截面积测量值，单位为dbsm；为n个自动角反射器对应的雷达散射截面积测量均值，单位为dbsm。
[0102]
对于绝对精度，该指标反映了测量值与理论值的绝对差异。利用自动角反射器的rcs测量值和对应的rcs理论值作差并取绝对值，得到覆盖有自动角反射器的sar图像的绝对精度，如公式10所示：
[0103][0104]
其中，δa为绝对精度；为第i个自动角反射器的雷达散射截面积测量值，单位为dbsm；rcsi为第i个自动角反射器的雷达散射截面积理论值，单位为dbsm。
[0105]
本发明针对sar图像定量化应用的迫切需求，根据地面检验站布设的自动角反射器，提出了一种基于自动角反射器的sar卫星后向散射系数图像辐射特性检验方法。以2019年11月25日获取的黄河三角洲山东省东营市黄河口镇的机载sar数据为例，利用本发明方法进行基于自动角反射器的sar卫星后向散射系数图像辐射特性检验。结果表明，基于自动角反射器的辐射检验具有较好的效果，能有效反映sar后向散射系数图像的辐射特性精度。利用本发明提供的方法得到的sar卫星后向散射系数图像的相对精度为0.546，绝对精度为0.664，能够满足多种地球参数测量精度需要的sar卫星后向散射系数图像的辐射质量基本要求。
[0106]
下面结合图5对本发明提供的一种sar卫星后向散射系数图像的检验装置进行描述，下文描述的一种sar卫星后向散射系数图像的检验装置与上文描述的一种sar卫星后向散射系数图像的检验方法可相互对应参照。
[0107]
如图5所示，本发明提供的一种sar卫星后向散射系数图像的检验装置包括调整单元510、图像生成单元520、计算单元530和分析单元540；其中，
[0108]
调整单元510用于根据sar卫星过境成像时的观测参数，对固定布设于真实性检验站点内的自动角反射器的姿态进行远程控制调整；
[0109]
图像生成单元520用于根据sar卫星同步获取的覆盖自动角反射器的sar图像和所述自动角反射器经调整后的姿态角，得到所述sar卫星后向散射系数图像；
[0110]
计算单元530用于根据所述自动角反射器在后向散射系数图像中的特征，得到所述自动角反射器的雷达散射截面积测量值；
[0111]
分析单元540用于利用所述自动角反射器的雷达散射截面积理论值对雷达散射截面积测量值进行分析，得到所述sar卫星后向散射系数图像的检验结果。
[0112]
本发明提供的检验装置通过固定布设在真实性检验站点内的可远程控制的自动角反射器进行sar卫星后向散射系数图像的检验，整个过程中仅需要根据sar卫星过境成像
时的观测参数对自动角反射器的姿态进行远程控制调整，以及由自动角反射器和sar卫星自身获取的相关数据的计算和分析，就能获得sar卫星后向散射系数图像的检验结果，不需要获取更多的外部时空匹配辅助资料，模型简单并且容易实现。同时，自动角反射器的布设完全能够适应陆地多种定量化应用的需求，为sar卫星后向散射系数图像的验证提供便捷的定量化数据支持。
[0113]
图6示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图6所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)610、通信接口(communications interface)620、存储器(memory)630和通信总线640，其中，处理器610，通信接口620，存储器630通过通信总线640完成相互间的通信。处理器610可以调用存储器630中的逻辑指令，以执行sar卫星后向散射系数图像的检验方法，该方法包括：
[0114]
101、根据sar卫星过境成像时的观测参数，对固定布设于真实性检验站点内的自动角反射器的姿态进行远程控制调整。
[0115]
102、根据sar卫星同步获取的覆盖自动角反射器的sar图像和所述自动角反射器经调整后的姿态角，得到所述sar卫星后向散射系数图像。
[0116]
103、根据所述自动角反射器在后向散射系数图像中的特征，得到所述自动角反射器的雷达散射截面积测量值。
[0117]
104、利用所述自动角反射器的雷达散射截面积理论值对雷达散射截面积测量值进行分析，得到所述sar卫星后向散射系数图像的检验结果。
[0118]
此外，上述的存储器630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。
[0119]
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计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的sar卫星后向散射系数图像的检验方法，该方法包括：
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101、根据sar卫星过境成像时的观测参数，对固定布设于真实性检验站点内的自动角反射器的姿态进行远程控制调整。
[0121]
102、根据sar卫星同步获取的覆盖自动角反射器的sar图像和所述自动角反射器经调整后的姿态角，得到所述sar卫星后向散射系数图像。
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103、根据所述自动角反射器在后向散射系数图像中的特征，得到所述自动角反射器的雷达散射截面积测量值。
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104、利用所述自动角反射器的雷达散射截面积理论值对雷达散射截面积测量值进行分析，得到所述sar卫星后向散射系数图像的检验结果。
[0124]
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方法提供的sar卫星后向散射系数图像的检验方法，该方法包括：
[0125]
101、根据sar卫星过境成像时的观测参数，对固定布设于真实性检验站点内的自动角反射器的姿态进行远程控制调整。
[0126]
102、根据sar卫星同步获取的覆盖自动角反射器的sar图像和所述自动角反射器经调整后的姿态角，得到所述sar卫星后向散射系数图像。
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103、根据所述自动角反射器在后向散射系数图像中的特征，得到所述自动角反射器的雷达散射截面积测量值。
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104、利用所述自动角反射器的雷达散射截面积理论值对雷达散射截面积测量值进行分析，得到所述sar卫星后向散射系数图像的检验结果。
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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。
[0130]
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，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)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
[0131]
最后应说明的是：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。