[發明專利]一種基于雙倍樣本的增強譜分集方位向偏移量估計方法

有效

• 申請號: 201910597877.6
• 申請日: 2019-07-04
• 公開（公告）號: CN110261839B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 蔣彌;馬張烽;趙詣;趙霞
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

本發明公開了一種基于雙倍樣本的增強譜分集方位向偏移量估計方法，首先在精密軌道數據和數字高程模型基礎下對哨兵1號TOPS寬幅影像堆棧進行幾何配準獲取單視復數影像堆棧，利用伽馬分布的先驗統計特征對TOPS成像模式下的波束重疊區域進行同質像元的提取；利用雙倍樣本提取的同質像元對重疊波束進行精確的相干性估計；利用主輔影像相鄰波束的重疊區域獲取干涉圖，并對生成的兩干涉圖繼續進行復數共軛獲取增強譜分集方位向偏移量；利用計算出的精確相干性對增強譜分集進行相干性加權，獲得準確的增強譜分集方位向偏移量，然后提取幾何配準殘余的方位向偏移量，該方法能夠減小失相干對配準偏移量估計造成的影響，為后續的時序InSAR分析提供了良好的基礎。

技術領域

本發明涉及一種基于雙倍樣本的增強譜分集方位向偏移量估計方法，屬于SAR數據處理技術領域。

背景技術

2014年歐空局哨兵1A衛星發射上天，憑借全球觀測，12天的高重訪率與方位向不變的信噪比為地球物理與環境方面的研究提供了非常好的觀測數據，吸引了諸多學者專家的關注。然而哨兵1A衛星的默認成像模式TOPS模式為獲取大范圍觀測面積與高信噪比，其衛星天線在觀測過程中具有周期性的前后旋轉，因此雷達波速的觀測重疊區域會產生高質心頻率差，這對配準的精度提出了極高的要求。為使雷達波速的重疊區域的殘余干涉相位差小于3°從而避免后續時序處理中的干涉圖出現相位跳變，要求影響配準精度達到約0.001像元級別。目前國際上常采用的精配準方法為譜分集與增強譜分集，譜分集因其重復采樣率約為增強譜分集采用的波束多普勒質心頻率差的三分之一，配準表現低于增強譜分集，所以增強譜分集已經成為了公認的TOPS模式的最優精配準方法。

增強譜分集方法的核心思想是采用主輔影像相鄰雷達波束重疊區域的干涉相位之差進行增強譜分集偏移相位的估計。考慮到低相干區域的相位噪聲程度，為了提高增強譜分集偏移相位估計的計算精度需要通過精確相干性對原始增強譜分集偏移相位進行相干性加權。傳統增強譜分集方法中通常采用粗相干性的相干點提取避免噪聲強的點對增強譜分集方位向偏移量產生影響，在進行相干性估計時忽略了干涉圖條紋對相干性造成的影響，且在存在方位向配準偏移的情況下，直接利用低估的相干性進行像元的選取，容易納入粗差點使得偏移計算過程中出現離群值。對于影像堆棧而言，時間極限的影響使得時間去相干嚴重，造成低相干性像對的選點精度降低，增強譜分集方位向偏移量的估計存在偏差。為減小低相干性區域的增強譜分集方位向偏移量的估計誤差，應避免利用粗相干性進行相干點的提取。總結如下，粗相干性用于增強譜分集相位的估計存在兩個方面的問題：(1)非平穩條件下的相干性低估和高估；(2)干涉對噪聲特征各異，導致方位向配準偏移量的估計精度受限于低相干性區域。

發明內容

目的：為了克服現有技術中存在的不足，使哨兵影像的方位向配準精度到達0.001像元以減少時序分析過程中的配準誤差，本發明提供一種基于雙倍樣本的增強譜分集方位向偏移量的估計方法，實現時序TOPS影像的精配準工作。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種基于雙倍樣本的增強譜分集方位向偏移量估計方法，包括以下步驟：

1)在精密軌道與外部數字高程模型的基礎上，對N幅原始SAR圖像數據序列進行幾何配準，獲得單視復數影像堆棧；

2)提取影像堆棧中各像元在行列均為11的滑動窗口中的同質像元，置信度為95％，在進行同質像元提取時輸入的影像為TOPS成像模式下鄰近雷達波束觀測的重疊區域；

3)對影像堆棧中的雷達波束重疊區域在同質像元信息的基礎下進行精確的相干性估計；

4)對影像堆棧中各主輔影像的上下雷達波束分別進行干涉獲取上波束干涉圖與下波束干涉圖，然后對上下波束干涉圖再進行復數共軛獲取增強譜分集相位；

5)利用步驟3)中計算出的精確相干性，再對步驟4)生成的所有主輔影像的增強譜分集相位圖進行各像素的相干性加權，然后獲取優化后的增強譜分集偏移相位；