[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

本發明公開了一種基于引導濾波的多基線DEM融合方法，該方法首先以先驗DEM為基礎將各單基線干涉處理得到的DEM進行兩尺度分解，先驗DEM作為其中的基準層，分解出來的另一部分作為細節層，然后以幅度圖作為引導圖像，利用引導濾波對單基線對應的細節層DEM進行加權融合，權重由不同基線對應的干涉測高精度來決定，最后將基準層DEM與引導濾波融合后的細節層DEM相加即為多基線融合后的DEM。該方法通過利用先驗DEM輔助引導濾波對多基線DEM進行融合，有效地保留了觀測場景的地形細節信息，有效提高了多基線InSAR數字高程模型的精度。

技術領域：

本發明屬于雷達技術領域，它特別涉及干涉合成孔徑雷達(InSAR)高程測繪中多基線 數據融合技術領域。

技術背景：

作為一種工作在微波波段的有源雷達，合成孔徑雷達(Synthetic ApertureRadar,SAR)具 有全天時、全天候的成像能力，即無論是白天或黑夜、晴天還是雷雨風雪天氣，都可以隨時 隨地成像，克服了光學和紅外系統不能在晚上和復雜天氣條件進行成像的缺點。傳統的SAR 成像一般只具有二維成像分辨率，在一些起伏比較大的地方比如陡峭的山峰、峽谷以及城市 中矗立挺拔的高樓時，傳統SAR成像存在的失真(陰影遮擋效應、空間模糊、頂底倒置等) 導致空間的一些重要信息(比如高度)丟失，所以獲取目標場景的數字高程模型(Digital Elevation Model，DEM)是非常有必要的。

干涉合成孔徑雷達(Interferometric SAR,InSAR)測量技術是在合成孔徑雷達的基礎上， 利用兩個或者多個位置不同的天線觀測同一個目標場景，根據目標到不同天線的斜距差獲得 測量數據的干涉相位，再通過平臺與地面觀測場景的幾何關系反演出地面場景的數字高程模 型的技術。目前InSAR已經成為當前提取大面積地表三維圖像和地形高程變化信息的一項重 要遙感技術，在地形測繪、自然災害監測和自然資源調查等領域發揮越來越大的作用。近年 來，隨著空間數據基礎設施的建設和“數字地球”戰略的實施，更加快了DEM與地理信息 系統、遙感等一體化進程，在地理信息系統進行空間分析和決策中，DEM的高精度獲取顯得 尤為重要。

在干涉測量中，垂直基線決定了InSAR的測高精度，隨著垂直基線的增大，數字高程模 型的估計精度提高，但是干涉圖像對之間的相干性降低，干涉相位估計的誤差增大。相較于 單基線InSAR系統，多基線InSAR測量利用多基線可以構成多個干涉通道，可通過多個視角 分別成像，獲取多個基線對應的干涉相位圖，豐富測繪場景的干涉相位信息，可優勢互補， 在保持相位解纏的穩健性同時，減小干涉相位誤差，提高高程估計精度。

傳統的多基線InSAR數據融合方式是在相位解纏時，僅利用基線長度的比值作為權重將 不同基線對應的干涉相位融合到最長基線對應的干涉相位上，并不能很有效地融合多基線InSAR數據。因此，為了更好地將多基線InSAR數據融合，保留觀測場景的地形細節信息， 提高多基線InSAR數字高程模型的精度，本發明提出了一種基于引導濾波的多基線DEM融 合方法。

發明內容：

本發明公開了一種基于引導濾波的多基線DEM融合方法，該方法首先以先驗DEM為基 礎將各單基線干涉處理得到的DEM進行兩尺度分解，先驗DEM作為其中的基準層，分解出來的另一部分作為細節層，然后以幅度圖作為引導圖像，利用引導濾波對單基線對應的細節 層DEM進行加權融合，權重由不同基線對應的干涉測高精度來決定，最后將基準層DEM與引導濾波融合后的細節層DEM相加即為多基線融合后的DEM。該方法通過利用先驗DEM 輔助引導濾波對多基線DEM進行融合，有效地保留了觀測場景的地形細節信息，在很大程 度上提高了多基線InSAR數字高程模型的精度。

為了方便描述本發明的內容，首先作以下術語定義：

定義1、合成孔徑雷達(SAR)