技术领域本发明涉及合成孔径雷达(SyntheticApertureRadar，SAR)图像地理编码，尤其涉及一种基于不规则三角网(TriangulatedIrregularNetwork，TIN)查找表的SAR图像地理编码方法。
背景技术：
合成孔径雷达图像广泛应用于地形测绘、地质勘察、环境监测和灾害评估等领域。SAR图像以雷达坐标系存储，不利于专题地理信息的提取及与其它地理信息的对比分析；另外，SAR图像因其侧视成像的特点，易受构像几何、地形起伏等影响而产生几何畸变，例如前视收缩、叠掩和阴影等。SAR图像地理编码的目的是建立图像的雷达坐标系与地理坐标系之间的映射关系，消除几何畸变，便于与其他地理信息相匹配，查找表是表达存储这种映射关系的一种常用的数据结构。传统的查找表与DEM具有一致的地理坐标系，以规则格网(Grid)的行、列顺序逐像元存储坐标映射关系。而Grid查找表没有顾及地形变化的特点，从而存在大量的数据冗余。例如，相对于陡峭的山区，在平坦的平原使用更少的格网点就可表达映射关系，且不会对地理编码精度造成明显影响。另外，Grid查找表每个格网点都需要计算映射关系，故存储空间和计算时间开销都较大。随着SAR技术发展，SAR图像数量不断增加，同一地区可能存在SAR平台、极化、时相、观测角度等不同的大量SAR图像，而利用现有基于Grid查找表的地理编码方法处理这些SAR图像，需要针对不同的SAR图像每次逐像元计算映射关系，难以满足快速、高效的处理要求。
技术实现要素：
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于不规则三角网(TriangulatedIrregularNetwork，TIN)查找表的SAR图像的地理编码方法，可以克服现有利用Grid查找表的地理编码方法存在的数据冗余、效率低下等不足，适用于针对同一地区大量SAR图像进行快速、高效的地理编码。本发明提供的技术方案是：一种基于不规则三角网(TriangulatedIrregularNetwork，TIN)查找表的SAR图像的地理编码方法，包括以下步骤：1)将SAR图像覆盖区域的GridDEM数据转换，生成TINDEM数据；2)根据SAR图像信息，计算TINDEM每个结点与SAR图像雷达坐标的映射关系，存储在TIN查找表中；3)根据SAR图像信息和查找表中的映射关系，进行重采样，得到地理编码后的SAR图像。在重采样步骤中，本发明使用TIN查找表，仅对TIN结点计算得到映射关系，对不在结点上的其它格网点，则利用插值获得映射关系。具体地，若该图像像元(x,y)不在TIN查找表结点上，则(i,j)通过线性内插该像元所在三角面的结点索引值得到。由于插值计算很简单，相比根据SAR构像模型严格计算映射关系，插值计算开销基本可以忽略。因此，本发明提供的方法能够减少存储，减少计算量。针对上述基于TIN查找表的SAR图像的地理编码方法，进一步地，步骤1)所述转换首先设定一个高程容差限，所述高程容差限用于控制TINDEM的结构以及TINDEM与GridDEM的近似程度；基于TIN查找表进行地理编码，能减少查找表占用的存储空间，且高程容差限越大，其存储空间越小；另外，当处理相同地区多幅SAR图像时，步骤1)所述转换仅需进行一次；针对上述基于TIN查找表的SAR图像的地理编码方法，进一步地，步骤1)所述生成TINDEM数据的结构中，所有结点均在地理坐标系下，每个结点数据域为该结点对应的SAR图像雷达坐标，所述雷达坐标包括距离向索引和方位向索引。针对上述基于TIN查找表的SAR图像的地理编码方法，进一步地，步骤2)所述计算具体根据SAR图像信息，通过距离多普勒模型进行计算；在本发明实施例中，所述距离多普勒模型由椭球方程或平面方程(式1)、斜距方程(式2)、多普勒方程(式3)组成：(式1)R=|P→S-P→|]]>(式2)fd=-2λ(P→S-P→)(V→S-V→)|P→S-P→|]]>(式3)式1～式3中，为地面点位置矢量；Re为地球椭球长半轴；Rp为地球椭球短半轴；h为地面点大地高；为SAR平台位置矢量；R为SAR平台与地面点斜距长度；SAR平台速度矢量；为地面点速度矢量；λ为雷达波长；fd为多普勒中心频率。SAR图像任一像元可根据SAR图像信息得到其成像时唯一的SAR平台位置矢量和斜距，利用距离多普勒模型及TINDEM高程信息可计算得到其地理位置信息。SAR图像信息描述了SAR图像参数，主要包括SAR平台位置信息、速度信息、斜距信息、成像时间信息、成像参数信息等。上述步骤2)所用方法相比于传统方法可有效减少运行时间。当处理的影像增多，如针对同一地区大量SAR图像地理编码时，由于步骤1)在处理相同地区多幅影像时只需进行一次；因此，当步骤2)减少的时间大于步骤1)所需时间时，本发明方法的计算时间减少，方法效率高。针对上述基于TIN查找表的SAR图像的地理编码方法，进一步地，步骤2)所述TIN查找表的TIN拓扑结构与步骤1)生成的TINDEM的TIN拓扑结构相同，TIN查找表的TIN数据域为SAR图像的距离向索引和方位向索引。针对上述基于TIN查找表的SAR图像的地理编码方法，进一步地，步骤3)所述重采样首先确定输出的图像范围和输出像元的大小，然后根据TIN查找表中的映射关系，对待进行地理编码的SAR图像进行重采样，得到地理编码后的SAR图像。针对上述基于TIN查找表的SAR图像的地理编码方法，进一步地，所述待进行地理编码的SAR图像为原始SAR图像或者是在同一雷达坐标系下的原始SAR图像处理结果。当待进行地理编码的SAR图像像元点的地理坐标不在TIN结点上时，通过线性内插该像元点所在三角面的结点的索引值得到该像元点的索引值，由此得到图像雷达坐标值。与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供一种新的基于不规则三角网(TriangulatedIrregularNetwork，TIN)查找表的SAR图像的地理编码方法，可以克服现有基于Grid查找表的方法的不足，适用于针对同一地区大量SAR图像进行快速、高效的地理编码，既适用于星载也可适用于机载SAR图像地理编码。本发明技术方案具有以下优点：(一)在存储空间方面，相对于Grid查找表，本发明能减少查找表占用的存储空间，且设定的高程容差限越大，其存储空间越小；(二)在运行时间方面，虽然步骤1)需一定运行时间，但是对于同一地区多幅图像而言，步骤1)仅需进行一次。另外，步骤2)相比于基于Grid查找表的方法运行时间有效减少，故对于同一地区大量SAR图像地理编码，本发明能减少其运行时间。附图说明图1为本发明提供的基于TIN查找表的SAR图像地理编码方法的流程框图。图2为本发明实施例中表示TIN查找表描述地理坐标系与SAR图像雷达坐标系之间映射关系的示意图；其中，(a)为TIN查找表结构；(b)为SAR图像雷达坐标系；TIN查找表与DEM具有一致的地理坐标系，X表示地理坐标系下的北方向；Y表示地理坐标系下的东方向；(i，j)表示像元对应SAR图像雷达坐标系的距离向和方位向像元索引。具体实施方式下面结合附图，通过实施例进一步描述本发明，但不以任何方式限制本发明的范围。本发明提供一种新的基于不规则三角网(TriangulatedIrregularNetwork，TIN)查找表的SAR图像的地理编码方法，可以克服现有基于Grid查找表的方法的不足，适用于针对同一地区大量SAR图像进行快速、高效的地理编码。图1为基于TIN查找表的SAR图像地理编码方法的流程框图，本实施例中，本发明方法实施具体执行如下步骤：1)根据预先设定的一个高程容差限，将SAR图像覆盖区域GridDEM转换为TINDEM。其转换的过程简述如下：首先输入GridDEM四个边界点的地理坐标，将DEM划分为两个三角面，然后选择其中一个三角面，计算落入该三角面内DEM所有格网点到该三角面的高程差，判断最大高程差是否大于高程容差限，若大于高程容差限则插入DEM格网点，将三角面剖分若干小三角面，依次对新生成的三角面进行判断，直到所有三角面内格网点高程与该三角面的高程差小于高程容差限，停止递归。当处理同一地区多幅SAR图像时，该步骤仅需进行一次。2)根据SAR图像信息和TINDEM，使用距离多普勒模型，计算TINDEM每个结点对应SAR图像雷达坐标(距离向索引和方位向索引)，并将计算结果存储在TIN查找表中。图2表示了TIN查找表描述地理坐标系与SAR图像雷达坐标系之间的映射关系。TIN查找表的TIN拓扑结构与生成的相应TINDEM的TIN拓扑结构是相同的，TIN查找表的TIN数据域为SAR图像的距离向索引和方位向索引。也就是，TIN查找表和相应的TINDEM二者具有相同数量和位置的结点，三角面也相同；其所有结点处理均在地理坐标系下，每个结点数据域为该结点对应的SAR图像雷达坐标(距离向和方位向索引)。其中，距离多普勒模型由椭球方程或平面方程(式1)、斜距方程(式2)、多普勒方程(式3)组成：(式1)R=|P→S-P→|]]>(式2)fd=-2λ(P→S-P→)(V→S-V→)|P→S-P→|]]>(式3)式1～式3中，为地面点位置矢量；Re为地球椭球长半轴；Rp为地球椭球短半轴；h为地面点大地高；为SAR平台位置矢量；R为SAR平台与地面点斜距长度；SAR平台速度矢量；为地面点速度矢量；λ为雷达波长；fd为多普勒中心频率。SAR图像任一像元可根据SAR图像信息得到其成像时唯一的SAR平台位置矢量和斜距，利用距离多普勒模型模型及TINDEM高程信息可计算得到其地理位置信息。(3)重采样根据SAR图像信息和查找表中的映射关系，进行重采样；其中，SAR图像信息包括SAR图像距离向像元数量和方位向像元数量。进行重采样时，当查找表的索引大于距离向、方位向像元数量或小于0时，将该像元置为空值。进行重采样的过程如下：首先，确定输出的地理编码后图像的地理范围和像元空间大小(可与最初GridDEM一致)，然后逐个选择地理编码后图像像元(x,y)，根据TIN查找表，查找该像元对应SAR图像的距离向和方位向像元索引(i,j)。若该图像像元(x,y)不在TIN查找表结点上，则(i,j)通过线性内插该像元所在三角面的结点索引值得到。这里SAR图像为原始SAR图像或在同一雷达坐标系下的其它SAR图像处理结果。将SAR图像(i,j)像元灰度值赋予地理编码后图像像元(x,y)。若(i,j)不为整数像元索引，则通过内插得到该像元灰度值；若(i,j)大于SAR图像范围，则将地理编码后图像像元(x,y)置为空值。需要注意的是，公布实施例的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。