[發(fā)明專利]基于FFT高精度估計(jì)干涉相位梯度的InSAR濾波方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810779761.X
• 申請(qǐng)日: 2018-07-16
• 公開（公告）號(hào): CN109143234B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李錦偉;張升;李財(cái)品;王旭艷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安空間無線電技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): G01S13/90
• 分類號(hào): G01S13/90
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 范曉毅

本發(fā)明公開了一種基于FFT高精度估計(jì)干涉相位梯度的InSAR濾波方法及系統(tǒng)，其中，該方法包括首先對(duì)原始干涉相位圖進(jìn)行3×3均值濾波；在干涉相位梯度初始值估計(jì)時(shí)，同時(shí)估計(jì)干涉相位梯度的質(zhì)量系數(shù)，質(zhì)量系數(shù)高于門限值的干涉相位梯度初始值作為最終估計(jì)值，質(zhì)量低于門限值的初始值被剔除，該位置的最終干涉相位梯度估計(jì)值利用周圍質(zhì)量較高的干涉相位梯度初始值進(jìn)行加權(quán)平均得到。最后，利用估計(jì)得到的干涉相位梯度補(bǔ)償干涉相位濾波窗口中的干涉相位梯度，再進(jìn)行均值濾波，完成InSAR相位濾波的整個(gè)過程。本發(fā)明解決了InSAR相位濾波中面臨的濾波視數(shù)與地形信息保持之間的矛盾，克服了相干性較差時(shí)干涉相位梯度估計(jì)穩(wěn)健性差的難點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于干涉合成孔徑雷達(dá)地形測量領(lǐng)域，尤其涉及一種基于FFT高精度估計(jì)干涉相位梯度的InSAR濾波方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

對(duì)精確配準(zhǔn)后的SAR復(fù)圖像對(duì)進(jìn)行干涉處理(即共軛相乘)，得到復(fù)干涉相位圖。受各種去相干因素的影響，相位圖存在隨機(jī)的干涉相位噪聲，直接影響后續(xù)干涉相位解纏處理的難易程度及地形測量的精度，InSAR相位濾波的目標(biāo)是降低主輔SAR圖像干涉相位中的隨機(jī)噪聲分量，同時(shí)盡量降低濾波導(dǎo)致的地形相位信息損失。

國內(nèi)外對(duì)InSAR相位濾波算法進(jìn)行了廣泛的研究。Baran和Stewart等人將Goldstein濾波算法中的平滑操作參數(shù)修改為與相干系數(shù)相關(guān)，改善了Goldstein算法的濾波性能。索志勇等人對(duì)預(yù)處理后的干涉相位圖進(jìn)行分塊相位解纏，補(bǔ)償解纏相位后再進(jìn)行復(fù)均值濾波，然后迭代上述過程，獲得的濾波結(jié)果精度較高。E.Trouvé和J.M.Nicolas等人提出一種基于地形相位梯度補(bǔ)償?shù)膹?fù)多視相位濾波算法，對(duì)地形相位梯度補(bǔ)償后的殘余相位濾波有效地保證了濾波窗口內(nèi)的樣本一致性，但該算法在低相干區(qū)域坡度估計(jì)的穩(wěn)健性較差。J.S.Lee和M.P.Stewart等人基于樣本統(tǒng)計(jì)特性和一組方向性窗口自適應(yīng)選擇濾波樣本，濾波精度較高。王青松等提出利用二維FFT和半功率門限估計(jì)地形相位，然后對(duì)殘余干涉相位進(jìn)行簡化的Lee濾波，該算法估計(jì)地形相位效率高，但數(shù)據(jù)分塊大小難以確定，分塊估計(jì)地形相位時(shí)，塊與塊之間的拼接痕跡難以消除。李真芳等人通過聯(lián)合周圍鄰近像素的相干信息估計(jì)存在大配準(zhǔn)誤差情況下的干涉相位。Deledalle等人提出利用迭代的方法同時(shí)估計(jì)場景散射幅度、干涉相位和相干系數(shù)，但該方法在主輔SAR圖像幅度接近時(shí)易產(chǎn)生數(shù)值計(jì)算錯(cuò)誤。

對(duì)于InSAR相位濾波處理，為了抑制干涉相位中的隨機(jī)噪聲，需要選擇與待濾波像素滿足獨(dú)立同分布的樣本，然后對(duì)這些樣本進(jìn)行集合平均。然而實(shí)際中難以通過多次觀測獲得大量的獨(dú)立同分布樣本，因此通常利用空間平均代替集合平均，即假設(shè)干涉相位圖在局部滿足空間平穩(wěn)性且待濾波像素與周圍像素滿足獨(dú)立同分布。實(shí)際中，由于地形或地物在局部區(qū)域可能存在劇烈變化，待濾波像素與周圍像素并不能保證滿足獨(dú)立同分布，因此InSAR干涉相位濾波面臨充足的濾波樣本與地形信息保持之間的矛盾。目前的干涉相位梯度估計(jì)方法或者缺乏穩(wěn)健性，或者運(yùn)算量大且耗時(shí)長，實(shí)用性較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種基于FFT高精度估計(jì)干涉相位梯度的InSAR濾波方法及系統(tǒng)，解決了InSAR相位濾波中面臨的濾波視數(shù)與地形信息保持之間的矛盾，克服了相干性較差時(shí)干涉相位梯度估計(jì)穩(wěn)健性差等難點(diǎn)，為高精度InSAR高程測量提供支撐，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。