[發(fā)明專利]一種基于差分干涉技術(shù)的機(jī)載探地雷達(dá)超分辨率成像方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310037566.0
• 申請(qǐng)日: 2023-01-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN116299448A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田爽;陳宏偉;彭程譜;凌賢長(zhǎng);邱瑞;周峰;郝國(guó)成;李曉丹;毛小剛;張熙陽(yáng);張鐘遠(yuǎn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)重慶研究院;中鐵十七局集團(tuán)有限公司;哈爾濱工業(yè)大學(xué);中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）
• 主分類號(hào): G01S13/90
• 分類號(hào): G01S13/90;G01S13/88;G06T3/40;G06T3/00;G06T5/00;G06T5/10
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 李智慧

1.一種基于差分干涉技術(shù)的機(jī)載探地雷達(dá)超分辨率成像方法，其特征在于所述方法包括如下步驟：

步驟S1：多景影像數(shù)據(jù)采集

獲取多景探地雷達(dá)成像數(shù)據(jù)作為差分干涉的原始圖像數(shù)據(jù)；

步驟S2：影像配準(zhǔn)

對(duì)步驟S1中的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行影像配準(zhǔn)，選取PS點(diǎn)，將主副影像中對(duì)應(yīng)像素的位置進(jìn)行準(zhǔn)確配對(duì)；

步驟S3：影像數(shù)據(jù)干涉處理

將步驟S2中準(zhǔn)確配對(duì)的兩幅影像中對(duì)應(yīng)像素值進(jìn)行共軛相乘，得到差分干涉圖；

步驟S4：數(shù)據(jù)降噪

對(duì)差分干涉圖中的噪聲進(jìn)行數(shù)據(jù)降噪處理，得到濾波后的差分干涉圖；

步驟S5：相位解纏

采用最小費(fèi)用流法對(duì)步驟S4濾波后的差分干涉圖進(jìn)行相位解纏，得到經(jīng)過(guò)相位解纏的干涉圖；

步驟S6：生成超分辨率電阻率圖

對(duì)步驟S5得到的經(jīng)過(guò)相位解纏的干涉圖進(jìn)行全波形反演，生成超分辨率電阻率成像圖和成像間隔時(shí)間內(nèi)巖土體結(jié)構(gòu)的精細(xì)變化圖。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于差分干涉技術(shù)的機(jī)載探地雷達(dá)超分辨率成像方法，其特征在于所述步驟S1的具體步驟如下：

步驟S1.1：結(jié)合高精度數(shù)字高程模型，對(duì)測(cè)區(qū)進(jìn)行飛行軌跡設(shè)計(jì)，并將飛行軌跡數(shù)字化坐標(biāo)導(dǎo)入無(wú)人機(jī)自主導(dǎo)航系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)高精度自主飛行控制；

步驟S1.2：采用雙Q強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法，建立飛行速度動(dòng)態(tài)控制數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)飛行速度進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制，滿足采樣速率對(duì)飛行速度的要求；

步驟S1.3：引入小腦模型從輸入到輸出的多維非線性映射的能力，在無(wú)人機(jī)飛控系統(tǒng)中集成小腦模型對(duì)無(wú)人機(jī)飛行高度進(jìn)行控制，保證影像數(shù)據(jù)的高相干性；

步驟S1.4：采用飛行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)解算與姿態(tài)效應(yīng)快速反饋?zhàn)灾鲗?dǎo)航系統(tǒng)，對(duì)飛行姿態(tài)和飛行軌跡進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)重軌飛行，保證主副影像數(shù)據(jù)的高度相干性。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于差分干涉技術(shù)的機(jī)載探地雷達(dá)超分辨率成像方法，其特征在于所述步驟S2的具體步驟如下：

步驟S2.1：以步驟S1中的任意一幅影像作為主影像，另一幅作為副影像，選取主影像內(nèi)PS點(diǎn)作為影像配準(zhǔn)的控制點(diǎn)，并在需要配準(zhǔn)的影像中搜索對(duì)應(yīng)點(diǎn)，進(jìn)行重采樣處理；

步驟S2.2：通過(guò)主副影像中心坐標(biāo)和對(duì)應(yīng)同名點(diǎn)坐標(biāo)之間的相互轉(zhuǎn)化，對(duì)主副影像數(shù)據(jù)進(jìn)行粗配準(zhǔn)；

步驟S2.3：建立多項(xiàng)式配準(zhǔn)模型，將控制點(diǎn)數(shù)據(jù)用于模型參數(shù)擬合，并采用插值方法實(shí)現(xiàn)主副影像的精配準(zhǔn)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于差分干涉技術(shù)的機(jī)載探地雷達(dá)超分辨率成像方法，其特征在于所述步驟S3的具體步驟如下：

步驟S3.1：將主副影像的振幅進(jìn)行相乘處理，得到干涉圖的振幅，干涉圖的相位由兩幅影像間的相位差決定，計(jì)算公式如下：

P_m＝A_meⁱ；

P_s＝A_se^j；

其中，P_m和P_s分別表示主影像和副影像中的像元信息，A_m和A_s分別表示主影像和副影像的振幅強(qiáng)度，i和j分別表示主影像和副影像的相位；

步驟S3.2：將步驟S3.1中的主副像元信號(hào)進(jìn)行復(fù)共軛相乘，得到差分干涉圖，計(jì)算公式如下：

P_int＝P_m×P_s^*＝A_m×A_se^i-j；

其中，P_int表示干涉信號(hào)，P_s^*表示副影像的共軛信號(hào)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于差分干涉技術(shù)的機(jī)載探地雷達(dá)超分辨率成像方法，其特征在于所述干涉圖通過(guò)主副影像振幅、相位信息共軛相乘獲取；干涉圖的振幅由主副影像的振幅乘積決定，干涉圖的相位由兩幅影像間的相位差決定。