[發(fā)明專利]一種基于相干矩陣自適應(yīng)分解的極化時序InSAR方法

在審

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• 申請日: 2022-11-30
• 公開（公告）號: CN115825955A
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙峰;張雷昕;汪云甲;張玉璇;王騰;楊夢遙;張念斌;閆世勇
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90;G01B7/16
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 潘文龍

1.一種基于相干矩陣自適應(yīng)分解的極化時序InSAR方法，其特征在于，包括以下方法：

S1、獲取并研究監(jiān)測地區(qū)多極化時序SAR影像，對SAR影像預(yù)處理并進行同質(zhì)像元識別，獲得PS和DS目標(biāo)；

S2、根據(jù)PS和DS目標(biāo)進行不同準(zhǔn)則下的極化優(yōu)化，包括以下步驟：

S21、在Pauli基下，對多極化數(shù)據(jù)構(gòu)建極化散射向量；

S22、構(gòu)建PS目標(biāo)極化相干矩陣T^PS，以及PS目標(biāo)的極化矢量干涉相位；

S23、對DS目標(biāo)構(gòu)建的極化相干矩陣T^DS進行極化自適應(yīng)MMSE濾波；

S24、極化相干矩陣特征值分解；

S25、針對PS和DS目標(biāo)，分別采用D_A準(zhǔn)則和γ準(zhǔn)則進行極化優(yōu)化；

S3、利用特征值分解的極化優(yōu)化后的干涉相位，計算時序相干性，進行高質(zhì)量像元選取，使用極化優(yōu)化后的差分干涉圖，進行極化時序干涉測量，獲得形變監(jiān)測點，完成對研究區(qū)的形變監(jiān)測。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于相干矩陣自適應(yīng)分解的極化時序InSAR方法，其特征在于，步驟S1的具體方法如下：

獲取并研究監(jiān)測地區(qū)多極化時序SAR影像后，對SAR影像進行配準(zhǔn)、裁剪、地理編碼預(yù)處理，利用多極化時序SAR影像的強度信息，通過基于統(tǒng)計檢驗的同質(zhì)像元識別方法，將多極化SAR影像在各自極化下劃分為PS和DS目標(biāo)，之后利用振幅離差D_A準(zhǔn)則，對DS目標(biāo)中D_A值小于0.33的像元轉(zhuǎn)化為PS目標(biāo)，由于不同地物在不同極化中強度信息不同，因此在對多極化SAR影像進行同質(zhì)像元識別后，對不同極化同質(zhì)點識別結(jié)果取并集，獲得最終的PS和DS目標(biāo)。

3.如權(quán)利要求1所述的一種基于相干矩陣自適應(yīng)分解的極化時序InSAR方法，其特征在于，步驟S21的具體方法如下：

極化雷達(dá)以垂直與水平兩種不同方式發(fā)射和接受電磁脈沖信號，按天線成像時收發(fā)信號的方式記錄為不同極化影像，共有VV、VH、HH、HV四種極化方式，根據(jù)極化數(shù)據(jù)構(gòu)建散射矩陣S：

式中，s代表散射矩陣，s_hh代表HH極化下的單視復(fù)數(shù)SAR影像，S_vv代表VV極化下的單視復(fù)數(shù)SAR影像，S_vh代表VH極化下的單視復(fù)數(shù)SAR影像，S_hv代表HV極化下的單視復(fù)數(shù)SAR影像；

對于全極化數(shù)據(jù)，構(gòu)建Pauli基下的散射向量k_q如下：

式中，q表示全極化，根據(jù)互易定理S_vh＝S_hv，因此僅用S_vh表示交叉極化，下同，T表示矩陣轉(zhuǎn)置運算；

對于雙極化數(shù)據(jù)，有多種不同極化組合方法：

對HH和VV組合的SAR影像數(shù)據(jù)，構(gòu)建Pauli基下的散射向量k_d如下：

對一個共極化(HH、VV)和一個交叉極化(VH、HV)組合的雙極化SAR影像數(shù)據(jù)，構(gòu)建Pauli基下的散射向量k_d如下：

k_d＝[S_xx，2S_vh]^T

式中，d表示雙極化；S_xx代表HH或VV極化下的單視復(fù)數(shù)SAR影像；

極化矢量干涉與單極化標(biāo)量干涉不同，單極化標(biāo)量干涉為配準(zhǔn)的第一幅和第二幅影像間共軛相乘，而極化矢量干涉需要構(gòu)建兩幅極化影像各自的散射矢量，并引入散射機制做外積得到干涉相位，而散射機制則通過是單位復(fù)投影矢量ω來表示；

對于全極化數(shù)據(jù)，ω_q由下式得到：

式中α、β和ψ分別表示散射機制向量的極化參數(shù)，j和e分別表示虛數(shù)單位和自然常數(shù)；

對于雙極化數(shù)據(jù)，ω_d由下式得到：

為了進行極化矢量干涉，利用兩幅影像特定散射機制的單位復(fù)矢量ω_i，對第一幅和第二幅影像的散射矢量k_i通過下式分別進行投影得到μ_i：

μ_i＝ω_i^H·k_i，i＝1，2

式中i表示第i幅影像，H表示共軛轉(zhuǎn)置，μ_i代表了各自特定散射機制的分量，類似于單極化中的單視復(fù)數(shù)影像。