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(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210822690.3 (22)申请日 2022.07.12 (71)申请人 哈尔滨工业大 学 地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西 大直街92号 (72)发明人 张腊梅 庄迪 邹斌 (74)专利代理 机构 哈尔滨龙 科专利代理有限公 司 23206 专利代理师 李智慧 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 17/18(2006.01) G06T 17/00(2006.01) (54)发明名称 一种高层建筑的InSAR模型构建及高度重建 方法 (57)摘要 本发明公开了一种高层建筑的InSAR模型构 建及高度重建方法, 所述方法如下: 一: 分析高层 建筑的屋顶散射并确定其干涉相位及相位梯度 表达式; 二: 分析高层建筑的侧立面散射并确定 其干涉相位及相位梯度表达式; 三: 分析地面散 射并确定其干涉相位及相位梯度表达式; 四: 建 立具有复杂散射机制的高层建筑的散射模型, 确 定干涉系数以及干涉相位梯度的表达式, 并分析 叠掩区域内的干涉相位变化及等效高度变化; 五: 对具有复杂散射机制的高层建筑的 “纯”侧立 面相位进行重构, 并进而对建筑高度进行重建。 本发明解决了具有复杂散射机制的高层建筑的 复杂干涉相位难以用于建筑的高度重建的问题, 实现了建筑侧立面干涉相位的重构和建筑高度 的精确重建。 权利要求书4页 说明书16页 附图12页 CN 115017597 A 2022.09.06 CN 115017597 A 1.一种高层建筑的InSAR模型构建及高度重建方法, 其特征在于所述方法包括如下步 骤: 步骤一: 分析高层建筑的屋顶散射并确定其干涉相位及相位梯度表达式; 步骤二: 分析高层建筑的侧立 面散射并确定其干涉相位及相位梯度表达式; 步骤三: 分析地 面散射并确定其干涉相位及相位梯度表达式; 步骤四: 结合高层建筑屋顶、 侧立面和地面的散射机制、 几何关系、 干涉相位和干涉相 位梯度, 建立具有复杂散射机制的高层建筑的散射模型, 确定干涉系 数以及干涉相位梯度 的表达式, 并分析叠掩区域内的干涉相位变化及等效高度变化; 步骤五: 对具有复杂散射机制的高层建筑的 “纯”侧立面相位进行重构, 并进而对建筑 高度进行重建。 2.根据权利要求1所述的高层建筑的InSAR模型构建及高度重建方法, 其特征在于所述 步骤一的具体步骤如下: 步骤一一、 将建筑屋顶发生的散射等效为表面散射, 其散射强度取决于建筑屋顶的粗 糙程度; 将高层建筑的屋顶建模为具有一定粗 糙度的粗 糙表面, 其 InSAR模型如下: 其中, γroof是屋顶粗糙表面模型的干涉系数, s1表示主图像, s2表示副图像, 符号*表示 共轭相乘, A1r表示主图像中屋顶的表面散射强度, A2r表示副图像中屋顶的表面散射强度, λ 表示波长, ρ1r表示在主图像中屋顶散射点与SAR传感器之间的斜距, ρ2r表示在副图像中屋 顶散射点与SAR传感器之间的斜距, B表示基线长度, α表示基线与水平面之间的夹角, θr表 示屋顶散 射点处的雷达下视角, θ0r表示在参考平面 上且与屋顶散射点处于同一斜距散 射单 元的散射 点处的雷达下视角, hr表示屋顶散射 点相对于参 考平面的高度; 步骤一二、 根据步骤一一中的InSA R模型, 假设在屋顶上相邻散射单元内的散射点分别 为P′br和P′fr, 与它们在同一斜距散 射单元且位于参考平面上的散射点分别为Pbr和Pfr, 散射 点P′br和P′fr相对于参考平面的高度均为hr, 屋顶处散射点的干涉相位梯度模型Δφroof如 下: 其中, 是屋顶上后一斜距散射单元内的散射点P ′fr处的干涉相位, 是屋顶上前一 斜距散射单元内的散射点P ′br处的干涉相位, θfr表示参考平面散射点Pfr处的雷达下视角, θbr表示参考平面 上散射点Pbr处的雷达下视角, ρbr表示主图像中散射点Pbr与SAR传感器之间权 利 要 求 书 1/4 页 2 CN 115017597 A 2的斜距, Δρ 表示 斜距分辨 率, Δhr表示屋顶上相邻散射 点之间的高度变化, 其 值为零。 3.根据权利要求1所述的高层建筑的InSAR模型构建及高度重建方法, 其特征在于所述 步骤二的具体步骤如下: 步骤二一、 将建筑侧立面发生的散射等效为表面散射, 其散射强度取决于侧立面的粗 糙程度; 将建筑侧立 面建模为具有一定粗 糙度的粗 糙表面, 其 InSAR模型如下: 其中, γfacade是侧立面粗糙表面模型 的干涉系数, A1f表示主图像中侧 立面的等效表面 散射强度, A2f表示副图像中侧立面的等 效表面散射强度, ρ1f表示在主图像中侧立面散射点 与SAR传感器之间的斜距, ρ2f表示在副图像中侧立面散射点与SAR传感器之间的斜距, θf表 示侧立面散 射点处的雷达下视角, θ0f表示在参考平面 上且与侧立面散 射点处于同一斜距散 射单元的散射 点处的雷达下视角, hf表示侧立 面散射点相对于参 考平面的高度; 步骤二二、 根据步骤二一中的InSA R模型, 假设在侧立面上相邻散射单元内的散射点分 别为P′bf和P′bf, 与它们在同一斜距散 射单元且位于 参考平面 上的散射点分别为Pbf和Pbf, 散 射点P′bf和P′ff相对于参考平面的高度为hbf和hff, 侧立面上散射点的干涉相位梯度Δ φfacade模型如下: 其中, Δφflat表示平地相位, Δφterrain表示地形相位, θbf表示参考平面上散射点Pbf处 的雷达下视角, ρbf表示主图像上散射 点Pbf与SAR传感器之间的斜距, Δ hf是hff与hbf之差。 4.根据权利要求1所述的高层建筑的InSAR模型构建及高度重建方法, 其特征在于所述 步骤三的具体步骤如下: 步骤三一、 地面上发生表面散射; 将建筑区域的地面建模为粗糙表面, 其InSAR模型如 下: 其中, γground是地面粗糙表面模型的干涉系数, A1g表示主图像中地面的表面散射强度, A2g表示副图像中地面的表面散射强度, ρ1g表示在主图像中地面散射点与SAR传感器之间的 斜距, ρ2g表示在副图像中地面散射点与SAR传感器之间的斜距, θg表示地面散射点处的雷达 下视角, θ0g表示与地面散 射点处于同一散射距离散 射单元且位于参考平面 上的散射点处的 雷达下视角, hg表示地面散射点相对于参 考平面的高度; 步骤三二、 根据步骤三一中的InSA R模型, 假设在地面上相邻散射单元内的散射点分别权 利 要 求 书 2/4 页 3 CN 115017597 A 3
专利 一种高层建筑的InSAR模型构建及高度重建方法
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