[發明專利]一種基于引導濾波的多基線DEM融合方法

有效

• 申請號: 202010467199.4
• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN111696207B
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 張曉玲;陳益飛;劉植;師君;韋順軍
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G06T17/05
• 分類號: G06T17/05;G06T5/50;G06T5/10;G06T5/00;G01S13/90
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 曾磊

1.一種基于引導濾波的多基線DEM融合方法，其特征是它包括以下步驟：

步驟1、初始化基于引導濾波的多基線DEM融合方法所需的參數

初始化基于引導濾波的多基線DEM融合方法所需的參數，包括：多基線InSAR數據組數，記為L，第i組DEM數據，記為Hⁱ，i＝1,2,…,L；第i組干涉相位，記為第i組解纏相位，記為φ_i，i＝1,2,…,L；第i組垂直基線長度，記為B_⊥i，i＝1,2,…,L；第i組兩幅SAR復圖像間相干系數，記為γ_i，i＝1,2,…,L；參考斜距，記為R；雷達入射角，記為θ；雷達載頻波長，記為λ；先驗信息構成的基準層地形，記為B；干涉場景原始SAR圖像幅度信息，記為G；引導濾波的局部窗大小，記為ω_k；控制引導濾波程度的正則化參數，記為ε；

步驟2、計算細節層地形

采用公式Dⁱ＝Hⁱ-B，計算得到第i組DEM數據的細節層地形，記為Dⁱ，i＝1,2,…,L；其中Hⁱ為步驟1中初始化的多基線InSAR第i組DEM數據，B為步驟1中初始化的先驗信息構成的基準層地形；

步驟3、在局部窗中，計算細節地形層的均值，原始SAR幅度圖像的均值和方差

采用公式計算得到第i組細節地形層在局部窗ω_k中的均值，記為i＝1,2,…,L；采用公式計算得到原始SAR幅度圖像在局部窗ω_k中的均值，記為μ_k；采用公式計算得到原始SAR幅度圖像在局部窗ω_k中的方差，記為其中為第i組細節地形層在局部窗ω_k中第j個像素點的取值，N表示包含當前像素點j的局部窗個數，L表示步驟1中初始化的多基線InSAR數據組數，ω_k表示步驟1中初始化的局部窗大小，j表示在ω_k局部窗中的第j個像素點，G_j為原始SAR幅度圖像在局部窗ω_k中的第j個像素點的取值；

步驟4、計算局部窗對應的線性系數

采用公式計算得到第i組細節地形層在局部窗ω_k中對應的線性乘積系數，記為采用公式計算得到第i組細節地形層在局部窗ω_k中對應的線性相加系數，記為其中G_j為原始SAR幅度圖像在局部窗ω_k中的第j個像素點的取值，為第i組細節地形層在局部窗ω_k中第j個像素點的取值，為步驟3中的第i組細節地形層在局部窗ω_k中的均值，μ_k為步驟3中的原始SAR幅度圖像在局部窗ω_k中的均值，為步驟3中的原始SAR幅度圖像在局部窗ω_k中的方差，N表示包含當前像素點j的局部窗個數，L表示步驟1中初始化的多基線InSAR數據組數，ε表示步驟1中初始化的正則化參數，ω_k表示步驟1中初始化的局部窗大小，j表示圖像的第j個像素點；

步驟5、計算所有局部窗對應的線性系數平均值

采用公式計算得到第i組細節地形層在包含了像素點j的所有局部窗對應的線性乘積系數平均值，記為采用公式計算得到第i組細節地形層在包含了像素點j的所有局部窗對應的線性相加系數平均值，記為其中為第i組細節地形層在包含了像素點j的所有局部窗中第n個局部窗對應的線性乘積系數，為第i組細節地形層在包含了像素點j的所有局部窗中第n個局部窗對應的線性相加系數，N表示包含當前像素點j的局部窗個數，L表示步驟1中初始化的多基線InSAR數據組數，ω_(j)表示包含像素點j的所有局部窗集合，n表示在包含了像素點j的所有局部窗中第n個局部窗；

步驟6、對各單基線細節層DEM進行引導濾波處理

采用公式計算得到第i組經引導濾波處理后的細節層DEM，記為GDⁱ，i＝1,2,…,L；其中為步驟5中的第i組細節地形層在包含了像素點j的所有局部窗對應的線性乘積系數平均值，為步驟5中第i組細節地形層在包含了像素點j的所有局部窗對應的線性相加系數平均值，G_j為原始SAR幅度圖像在局部窗ω_k中的第j個像素點的取值，j表示圖像的第j個像素點，X表示圖像的所有像素點集合；

步驟7、計算多基線InSAR融合權重

采用公式計算得到第i組干涉相位的概率密度函數，記為采用公式計算得到第i組干涉相位的估計方差，記為i＝1,2,…,L；采用公式計算得到第i組高程模糊度，記為H_amb,i，i＝1,2,…,L；采用公式計算得到第i組高度估計標準差，記為σ_h,i，i＝1,2,…,L；采用公式計算得到第i組DEM的融合權重，記為W_i，i＝1,2,…,L；其中為步驟1中初始化的第i組干涉相位，φ_i為步驟1中初始化的第i組解纏相位，B_⊥i為步驟1中初始化的第i組垂直基線長度，γ_i為步驟1中初始化的第i組兩幅SAR復圖像間相干系數，R為步驟1中初始化的雷達參考斜距，θ為步驟1中初始化的入射角，λ為步驟1中初始化的雷達載頻波長，L為步驟1中初始化的多基線InSAR數據組數；

步驟8、重構出基于引導濾波的多基線InSAR融合DEM

采用公式計算得到加權融合后的細節層地形，記為采用公式計算得到多基線InSAR融合DEM，記為DEM_fused；其中GDⁱ為步驟6中的第i組經引導濾波處理后的細節層DEM，W_i表示步驟7中的第i組DEM的融合權重，L表示步驟1中初始化的多基線InSAR數據組數，B為步驟1中初始化的先驗信息構成的基準層地形；

經過以上步驟，得到基于引導濾波的多基線DEM融合方法處理的數字高程模型DEM_fused。