干涉合成孔徑雷達測量關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、干涉合成孔徑雷達(InSAR)測量是以合成孔徑雷達(SAR)數(shù)據(jù)為信息源，恢復(fù)地表高程信息或變化信息的一項技術(shù)。傳統(tǒng)的SAP,是根據(jù)脈沖壓縮和合成孔徑技術(shù)實現(xiàn)距離向和方位向的高分辨，獲得觀測地面的二維信息。InSAR利用SAR在不同軌道或不同時間對同一地區(qū)進行兩(多)次觀測，分別成像后獲得地面同一場景的兩(多)幅SAR復(fù)圖像，完成圖像間的配準后，差相位處理產(chǎn)生干涉相位，利用地面點與天線位置之間的幾何關(guān)系及傳感器高度、雷達波長、波束視角、

2、天線基線等參數(shù)，精確地測量出圖像上每一點的高度信息或變化信息。 為實現(xiàn)星載干涉SAR高程測量的信號處理流程，需重點研究其中的關(guān)鍵技術(shù)，即：配準、相位濾波和相位展開技術(shù)。本論文的主要工作包括以下幾個方面內(nèi)容： 1.在介紹SAR成像原理和經(jīng)典成像算法的基礎(chǔ)上，指出SAR圖像對的距離向和方位向相位偏差，存在于成像后的SAR系統(tǒng)脈沖響應(yīng)函數(shù)的一個線性相位項上。提出了一種基于數(shù)據(jù)域的配準方法，該方法在成像后點目標的信號模型基礎(chǔ)上，

3、通過將其多視處理和數(shù)值運算獲得相對偏移量，補償其中一幅圖像實現(xiàn)配準。該方法避免了采用幅度或相位配準方法引入的誤差，不需要相關(guān)處理和插值操作，操作簡單，與常規(guī)圖像配準方法相比，配準一致性更高。 2.現(xiàn)有的SAR圖像域的配準方法均采用基于區(qū)域(Alea-based)的方法。提出了一種基于點特征的干涉SAR圖像配準方法，通過SAP圖像對上匹配的點特征，建立對應(yīng)關(guān)系，修正其中一幅圖像實現(xiàn)像元級配準。其中特征提取采用一種改進的多類模板方法

4、；在特征點匹配時，根據(jù)同種類型模板檢測的特征點才可能匹配的原則，將不同類型的特征點分組，然后計算各組和組間特征點相對距離，并采用組間擬匹配點互相驗證策略。在保證像元級配準精度的情況下，該方法有效地減少配準運算量。 3.在上述工作的基礎(chǔ)上，提出一種基于曲線擬合的配準方法。此方法利用B-樣條函數(shù)對邊緣檢測后主輔二值圖像的特征曲線段進行擬合，根據(jù)加權(quán)矩之差最小準則和相關(guān)匹配實現(xiàn)曲線段的匹配，完成各曲線段重心求取后，利用最小二乘法計算兩

5、幅圖像的整體偏移，修正其中一幅圖像實現(xiàn)像元級配準。該方法不僅能夠保證像元級的配準精度，同時還具有運算量小、穩(wěn)健性強等優(yōu)點。 4.分析指出現(xiàn)有的圖像域亞像元級配準方法實質(zhì)上都是離散搜索方法，由此帶來的配準誤差無法被消除。為了解決這個問題，論文中提出了一種解析搜索的干涉SAR圖像的亞像元級配準方法，該方法構(gòu)造解析的代價函數(shù)，通過優(yōu)化算法在連續(xù)域內(nèi)搜索亞像元級偏移量，避免使用離散搜索方法引入的配準誤差，提高了配準精度，使其在插值意義上

6、達到最優(yōu)。該方法較經(jīng)典干涉SAR圖像配準方法有著更高的精度。 5.系統(tǒng)研究了平地相位去除、相位濾波、相位展開和高程重建等幾個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其中重點探討了相位濾波和相位展開問題。在相位濾波方面，實現(xiàn)自適應(yīng)的方向窗濾波，該方法在有效降噪的同時，避免高相干性區(qū)域的圖像分辨率的降低。在相位展開方面，介紹了一種合成相位展開方法，該方法利用枝切法在較高質(zhì)量區(qū)域的展開相位精度高、最小二乘法在較低質(zhì)量區(qū)域穩(wěn)健性強的特點，從較高質(zhì)量區(qū)域向較低質(zhì)量區(qū)域