[發明專利]一種基于差分干涉技術的機載探地雷達超分辨率成像方法

在審

• 申請號: 202310037566.0
• 申請日: 2023-01-09
• 公開（公告）號: CN116299448A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 田爽;陳宏偉;彭程譜;凌賢長;邱瑞;周峰;郝國成;李曉丹;毛小剛;張熙陽;張鐘遠
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學重慶研究院;中鐵十七局集團有限公司;哈爾濱工業大學;中國地質大學（武漢）
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: 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

本發明公開了一種基于差分干涉技術的機載探地雷達超分辨率成像方法，所述方法包括如下步驟：S1：獲取多景探地雷達成像數據作為差分干涉的原始圖像數據；S2：對圖像數據進行影像配準，選取PS點，將主副影像中對應像素的位置進行準確配對；S3：將準確配對的兩幅影像中對應像素值進行共軛相乘，得到差分干涉圖；S4：對差分干涉圖中的噪聲進行數據降噪處理，得到濾波后的差分干涉圖；S5：對濾波后的差分干涉圖進行相位解纏，得到經過相位解纏的干涉圖；S6：對經過相位解纏的干涉圖進行全波形反演，生成超分辨率電阻率成像圖和成像間隔時間內巖土體結構的精細變化圖。本發明解決了現有探地雷達成像分辨率不足的問題。

技術領域

本發明屬于物探領域，涉及一種機載探地雷達探測成像方法，具體涉及一種基于差分干涉技術的機載探地雷達超分辨率成像方法。

背景技術

探地雷達廣泛應用于地質災害識別、資源勘探、考古等領域，是國內外研究的熱點。探地雷達雖然在地質勘探中取得了一定成效，包括探測調查地層分布狀況、軟弱帶、破碎帶等巖土體典型地質結構特征。但是，探地雷達勘測深度淺、分辨率低，達不到對廣域巖土體結構精細勘測的需求。同時，機載探地雷達系統缺乏自主研發的關鍵技術，多為國外產品仿制，缺乏相關領域的理論基礎和系統設計方面的研究，導致機載探地雷達技術和儀器裝備大大落后于國外。20世紀60年代，機載探地雷達最早應用于冰層探測，超寬帶雷達逐漸發展并應用于研究巖土體結構。近年，機載探地雷達在國內引起研究熱潮，但受于當前無人機載荷能力和續航能力的限制，搭載的探地雷達設備重量有限，發射信號強度低，存在很大的局限性。探地雷達存在探測深度“深”、分辨率“清”與載荷重量“輕”三者之間相互制約的矛盾問題，不能滿足地質災害隱患精細化探測需求，如機載探地雷達提高勘測深度需降低頻率，導致分辨率下降。

針對以上問題，為滿足國家對大規模地質災害監測預警與風險防控的重大科技需求，亟需開展對機載探地雷達高效勘探方面的技術研究。差分干涉技術廣泛應用于InSAR中，可獲得毫米級的地表形變，極大提高了星載雷達的探測精度。將差分干涉技術引入探地雷達中，通過數據采集、影像配準、干涉處理、降噪、相位解纏等過程，實現探地雷達的超分辨率成像，有利于準確識別地質災害早期隱患，規避大規模地質災害。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于差分干涉技術的機載探地雷達超分辨率成像方法，以解決機載探地雷達中存在的分辨率差與探測精度不足的問題。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種基于差分干涉技術的機載探地雷達超分辨率成像方法，包括如下步驟：

步驟S1：多景影像數據采集

獲取多景探地雷達成像數據作為差分干涉的原始圖像數據；

步驟S2：影像配準

對步驟S1中的圖像數據進行影像配準，選取PS點，將主副影像中對應像素的位置進行準確配對；

步驟S3：影像數據干涉處理

將步驟S2中準確配對的兩幅影像中對應像素值進行共軛相乘，得到差分干涉圖；

步驟S4：數據降噪

對差分干涉圖中的噪聲進行數據降噪處理，得到濾波后的差分干涉圖，所述噪聲包括無人機在飛行過程中受外界環境影響產生的傾斜、偏轉、擺動等姿態效應，儀器受環境影響產生的熱振動噪聲，以及地表雜波等噪聲；

步驟S5：相位解纏

采用最小費用流法對步驟S4濾波后的差分干涉圖進行相位解纏，得到經過相位解纏的干涉圖；

步驟S6：生成超分辨率電阻率圖

對步驟S5得到的經過相位解纏的干涉圖進行全波形反演，生成超分辨率電阻率成像圖和成像間隔時間內巖土體結構的精細變化圖。