Sar照射区域的仿真场景模型建立方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种SAR照射区域的仿真场景模型建立方法和系统，所述方法包括：对照射区域的DEM数据进行插值后，针对插值后的DEM数据中的每个数据点，计算该数据点的法向矢量、主曲率信息，并根据主曲率信息计算出该数据点的高斯曲率；并对插值后的DEM数据中的每个数据点的高斯曲率进行平均，得到平均高斯曲率；将插值后的DEM数据中高斯曲率小于平均高斯曲率的数据点剔除后得到精简的DEM数据；对精简的DEM数据的点云进行三角剖分，形成非均匀三角网格模型后，对每个三角网格进行属性装配后得到照射区域的仿真场景模型。应用本发明，以精简DEM数据，提高对建立的SAR照射区域的仿真场景模型的仿真效率。
【专利说明】SAR照射区域的仿真场景模型建立方法和系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及雷达技术，尤其涉及一种SAR照射区域的仿真场景模型建立方法和系统。
【背景技术】
[0002]SAR (Synthetic Aperture Radar,合成孔径雷达)是新计算机模拟技术支持下诞生的一种新型遥感设备，广泛应用于航空测量、航空遥感、卫星海洋观测、航天侦察、图像匹配制导等领域，其中，SAR回波仿真技术对于SAR系统的设计、验证、噪声和杂波抑制、成像处理算法研究，以及SAR成像的自动解译等具有重要作用，可以代替高成本的飞行试验，提供大量符合特定参量需求的SAR回波数据；由于SAR回波仿真效率和准确性依赖于SAR仿真场景模型的可靠性和质量，如何保证SAR仿真场景模型的可靠性和质量便成了目前研究的热点。
[0003]对SAR回波获取的DEM (Digital Elevation Model，数字高程模型)数据采用Delaunay狄洛尼三角划分进行SAR照射区域的仿真场景建模是现有技术中常用的方法，该方法虽然简单易于实现，但是进行Delaunay三角划分需要去掉DEM格网中的一些数据点，用这些不规整的点连成三角网格表现地形表面的起伏，如果SAR回波获取的DEM数据点比较稀疏，而对场景模型的使用和精度要求较高时，则在此基础上建立的模型不能准确地反映地形起伏。
[0004]一种改进的SAR照射区域的仿真场景建模方法，该方法的流程如图1所示，首先利用细分过程中，在两个或多个DEM数据点之间进行插值，以增加DEM数据，之后，对DEM数据进行Delaunay三角划分，能够对地形起伏进行准确的模拟，是目前公认的较佳的方法。
[0005]然而，上述方法即使在场景模型的使用和精度要求不高时，也会对间距较小的DEM数据点之间进行插值，造成了 DEM数据冗余，在此基础上，采用冗余的DEM数据点建立的场景模型会严重降低对该模型的仿真效率。因此，必要提供一种能够采用精简的DEM数据对SAR照射区域的仿真场景建模的方法和系统。
【发明内容】
[0006]本发明实施例提供了一种SAR照射区域的仿真场景模型建立方法和系统，以更为精简的DHM数据建立的仿真场景模型。
[0007]根据本发明的一个方面，提供了一种SAR照射区域的仿真场景模型建立方法，包括:
[0008]对所述照射区域的DEM数据进行插值后，针对插值后的DEM数据中的每个数据点，计算该数据点的法向矢量、主曲率信息，并根据所述主曲率信息计算出该数据点的高斯曲率；并
[0009]对所述插值后的DEM数据中的每个数据点的高斯曲率进行平均，得到平均高斯曲率;[0010]将所述插值后的DEM数据中高斯曲率小于所述平均高斯曲率的数据点剔除后得到精简的DEM数据；
[0011]对所述精简的DEM数据的点云进行三角剖分，形成非均匀三角网格模型后，对每个三角网格进行属性装配后得到所述照射区域的仿真场景模型。
[0012]进一步，所述对所述照射区域的DEM数据进行插值，具体为:
[0013]对所述照射区域的DEM数据进行分形插值:
[0014]对所述照射区域的DEM数据进行至少一次中点线性插值；并在每次中点线性插值后，对于本次插入到所述DEM数据中的插值点进行补偿；
[0015]其中，对于第k次插入到所述DEM数据中的一个平面坐标为(x0，y0)的插值点进行补偿的补偿项根据如下公式I计算得到:
[0016]
【权利要求】
1.一种SAR照射区域的仿真场景模型建立方法，其特征在于，包括:对所述照射区域的DEM数据进行插值后，针对插值后的DEM数据中的每个数据点，计算该数据点的法向矢量、主曲率信息，并根据所述主曲率信息计算出该数据点的高斯曲率；并对所述插值后的DEM数据中的每个数据点的高斯曲率进行平均，得到平均高斯曲率；将所述插值后的DEM数据中高斯曲率小于所述平均高斯曲率的数据点剔除后得到精简的DEM数据； 对所述精简的DEM数据的点云进行三角剖分，形成非均匀三角网格模型后，对每个三角网格进行属性装配后得到所述照射区域的仿真场景模型。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述照射区域的DEM数据进行插值，具体为: 对所述照射区域的DEM数据进行分形插值: 对所述照射区域的DEM数据进行至少一次中点线性插值；并在每次中点线性插值后，对于本次插入到所述DEM数据中的插值点进行补偿； 其中，对于第k次插入到所述DEM数据中的一个平面坐标为(xO，yO)的插值点进行补偿的补偿项根据如下公式I计算得到:
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算该数据点的法向矢量，具体包括: 根据如下公式4将该数据点的邻域三角面元的法向矢量进行面积和内夹角加权平均后，得到该数据点的法向矢量&:
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算该数据点的主曲率信息，具体包括: 确定出该数据点的局部点集后，根据所述局部点集中各数据点的法向矢量计算出该数据点的主曲率信息。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述确定出该数据点的局部点集，具体包括: 以该数据点为中心，按最近邻域法则搜索选取设定数量的数据点组成该数据点的局部点集。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述主曲率信息计算出该数据点的高斯曲率，具体包括: 求取该数据点的主曲率信息中两个正交主曲率的大小的乘积,作为该数据点的高斯曲率。
7.—种SAR照射区域的回波仿真方法，其特征在于，包括: 根据如权利要求1-6任一所述的方法建立所述SAR照射区域的仿真场景模型； 根据建立的仿真场景模型进行所述SAR照射区域的回波仿真。
8.—种SAR照射区域的仿真场景模型建立系统，其特征在于，包括: 插值模块，用于对所述照射区域的DEM数据进行插值； 法向矢量确定模块，用于针对插值后的DEM数据中的每个数据点，计算该数据点的法向矢量；` 高斯主曲率确定模块，用于根据插值后的DEM数据中的各数据点的法向矢量计算每个数据点的主曲率信息和高斯曲率；并对所述插值后的DHM数据中的每个数据点的高斯曲率进行平均，得到平均高斯曲率； 数据精简模块，用于将所述插值后的DHM数据中高斯曲率小于所述平均高斯曲率的数据点剔除后得到精简的DEM数据； 三角剖分模块，用于对所述精简的DEM数据的点云进行三角剖分，形成非均匀三角网格模型后，对每个三角网格进行属性装配后得到所述照射区域的仿真场景模型。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于， 所述插值模块具体用于对所述照射区域的DEM数据进行分形插值。
10.一种SAR照射区域的回波仿真系统，其特征在于，包括:如权利要求8或9所述的SAR照射区域的仿真场景模型建立系统。
【文档编号】G06F17/50GK103631990SQ201310538345
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年11月4日 优先权日:2013年11月4日
【发明者】朱国庆, 董纯柱, 王超, 殷红成 申请人:北京环境特性研究所