[發明專利]高程層疊情況下穩健的絕對干涉相位估計方法

無效

• 申請號: 201210393036.1
• 申請日: 2012-10-17
• 公開（公告）號: CN102967860A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 李海;吳仁彪;鄭景忠
• 申請（專利權）人: 中國民航大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90;G01S7/36
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 龐學欣

技術領域

本發明屬于干涉合成孔徑雷達信號處理技術領域，特別是涉及一種高程層疊情況下穩健的絕對干涉相位估計方法。?

背景技術

安裝在衛星上的干涉合成孔徑雷達(InSAR)是一種用于獲取地面數字高程圖(DEM)的重要遙感裝置。InSAR技術中的三大關鍵處理步驟是SAR圖像配準、干涉相位估計(干涉相位噪聲濾波)和相位展開。若圖像配準的精度較差，將使后面的相位展開難以獲得令人滿意的結果。因為傳統的相位展開方法，例如枝切法、區域增長法和LS算法的性能受圖像配準精度的影響很大，都要求圖像配準的精度必須達到1/10～1/100個分辨單元，否則將會嚴重影響相位展開的性能。然而，對于相干性較低和不同幾何形變的兩幅圖像，精確配準就會存在困難。因此，研究對圖像配準誤差具有強穩健的干涉相位估計方法，具有重要的實用價值。?

傳統的單基線InSAR系統受干涉相位模糊和高程層疊(layover)等因素的影響十分嚴重，因此大大限制了該系統對高復雜地形(包含大斜坡和不連續區域，例如山谷、懸崖等)的高精度測繪能力。在單基線相位解纏算法中，比較典型的兩類算法是最小范數法(如LS算法)和路徑跟蹤法(即基于路徑的積分法，如Goldstein枝切法、質量指導的路徑跟蹤法、Mask-cut法和區域生長法)。但這些算法都受單基線InSAR系統固有缺點即相位解纏繞的可靠性和高程測量精度不能兼顧的影響。多基線InSAR系統的一個最大優點就是可以充分利用其長短基線獲取的信息來大大提高相位解纏繞的可靠性(短基線的優點)而不會降低高程測量精度(長基線的優點)。探索利用多基線InSAR系統來提高相位解纏繞(即多基線相位解纏繞)的可靠性和獲取高質量的DEM，已經成為一個熱點領域。因此多基線系統更具吸引力，是未來發展的趨勢。?

多基線系統能夠充分利用其長短基線獲取的信息來解決單基線InSAR系統所不能解決的高程層疊(layover)問題。Gini和Montanari首次用傳統非參數譜估計方法(波束形成)來解決layover問題，但缺點是受眾所周知的分辨率和旁瓣問題的影響。為了得到更好的分辨率，可用Capon濾波器，并且用RELAX(relaxation)算法和MUSIC(multiplesignal?classification)算法用于估計layover中的絕對干涉相位。?

但是上述方法都要求圖像配準的精度達到1/10～1/100個分辨單元，否則會嚴重影響絕對干涉相位的估計結果，從而影響地形高程測量精度。然而，對于沒有明顯地貌特征的SAR圖像，精確配準會存在困難。?

發明內容

為了解決上述問題，本發明的目的在于提供一種高程層疊情況下穩健的絕對干涉相位估計方法。?

為了達到上述目的，本發明提供的高程層疊情況下穩健的絕對干涉相位估計方法包括按順序進行的下列步驟：?

1)對合成孔徑雷達(SAR)圖像進行粗配準，以構造觀測矢量；?

2)確定存在配準誤差時的協方差矩陣和真實導向矢量；?

3)用估計的協方差矩陣和真實導向矢量進行波束掃描，估計絕對干涉相位。?

在步驟1)中，所述的構造觀測矢量方法是：?

用傳統的相關法以SAR主圖像s₁作為參考，對副圖像1進行粗配準得到SAR粗配準圖像s₂，對副圖像2進行粗配準得到SAR粗配準圖像s₃，利用SAR主圖像s₁、SAR粗配準圖像s₂和SAR粗配準圖像s₃構造觀測矢量。對于SAR主圖像s₁中的一個像素i，則構造出的觀測矢量可以表示為：?

js(i)＝[s₁(i)，s₂(i-3)，s₂(i-2)，s₂(i)，s₂(i+1)，s₃(i-1)，s₃(i)，s₃(i+2)，s₃(i+3)]^T

在步驟2)中，所述的確定存在配準誤差時的協方差矩陣和真實導向矢量的方法是：?

a.利用步驟1)中得到的觀測矢量，估計其協方差矩陣C_js(i)，可表示為：?

C_js(i)＝E{js(i)js^H(i)}?