一種多基線干涉合成孔徑雷達(dá)三維重建方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種多基線干涉合成孔徑雷達(dá)三維重建方法，該方法從多個(gè)干涉相位直接計(jì)算三維坐標(biāo)，其過程包括以下步驟：（1）獲取測(cè)區(qū)的航空合成孔徑雷達(dá)單視復(fù)數(shù)據(jù)和POS觀測(cè)值，或航天合成孔徑雷達(dá)單視復(fù)數(shù)據(jù)和軌道、姿態(tài)觀測(cè)值，以及雷達(dá)中心頻率；（2）生成同一區(qū)域若干干涉條紋圖；（3）干涉圖配準(zhǔn)，選擇一幅干涉圖作為基準(zhǔn)，其余的干涉圖以其為參考進(jìn)行配準(zhǔn)；（4）建立多基線三維重建模型；（5）選擇合適初值進(jìn)行迭代求解；（6）根據(jù)求解后的三維坐標(biāo)提取高程信息或進(jìn)行地理編碼。所述方法能夠避免干涉相位解纏，減弱偶然誤差，提高獲取DEM的精度，提供的方案可以在復(fù)雜地形地表三維重建中起到重要的作用，具有較佳的技術(shù)效果。
【專利說明】一種多基線干涉合成孔徑雷達(dá)三維重建方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于遙感影像的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量領(lǐng)域，特別涉及合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量獲取地表二維信息。
【背景技術(shù)】
[0002]合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量利用覆蓋同一區(qū)域的兩景具有微小視角差異的單視復(fù)數(shù)據(jù)形成干涉條紋圖并通過進(jìn)一步處理獲得目標(biāo)高程或者三維坐標(biāo)的技術(shù)，多基線干涉合成孔徑雷達(dá)技術(shù)利用三景或以上單視復(fù)數(shù)據(jù)計(jì)算目標(biāo)點(diǎn)的高程或三維信息。
[0003]一般來說多基線干涉SAR(合成孔徑雷達(dá))方法主要有:(I)最大似然估計(jì)(MaximumLikelihood Estimation, MLE)方法,根據(jù)基線長(zhǎng)度的比例關(guān)系,將干涉相位的非模糊區(qū)間擴(kuò)大數(shù)倍，降低相位解纏難度，但是該方法要求基線長(zhǎng)度的比例為整數(shù)比；(2) Pascazio提出的最大似然高程估計(jì)(Maximum Likelihood Height Estimation, MLHE)和 Ferraiuolo提出的最大后驗(yàn)估計(jì)(Maximum A Posteriori, MAP)高程重建算法,這兩種方法都是直接從多幅干涉條紋圖直接估計(jì)出高程值，但是采用簡(jiǎn)化的幾何模型，僅計(jì)算高程值，并且誤差較大；(3)李真芳等人提出的基于聯(lián)合像素模型的方法可以在有效降低干涉條紋密度的同時(shí)極大提高干涉條紋質(zhì)量，該方法將不同干涉圖間的干涉相位之比近似等于有效基線長(zhǎng)度之t匕，并且在通過信號(hào)子空間和噪聲子空間的估計(jì)進(jìn)行濾波的時(shí)候極大的提升了干涉圖的清晰度和相干系數(shù)同時(shí)損失了大量細(xì)節(jié)信息。此外，李潔提出了基于嚴(yán)密模型的方法，但是沒有避免相位解纏。
[0004]當(dāng)前的多基線干涉SAR方法大都選擇電磁波波前為平面的近似模型和假定地面為平地的簡(jiǎn)化模型，獲得的結(jié)果與真實(shí)值有較大差異；有些方法雖然采用嚴(yán)密模型但是沒有避免相位解纏，無法處理復(fù)雜地形下解纏困難的區(qū)域。因此多基線干涉SAR獲取精確地表三維信息仍然比較困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有多基線干涉SAR獲取地表三維信息技術(shù)的不足，提出了一種基于三維重建模型的方法，該方法基于嚴(yán)密幾何模型，無需相位解纏，有效克服了現(xiàn)有方法中基于近似模型產(chǎn)生較大誤差的缺陷。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案具體如下面所描述:一種多基線干涉合成孔徑雷達(dá)三維重建方法，該方法從多個(gè)干涉相位直接計(jì)算三維坐標(biāo)，包括:(I)獲取測(cè)區(qū)的航空合成孔徑雷達(dá)單視復(fù)數(shù)據(jù)和POS觀測(cè)值，或航天合成孔徑雷達(dá)單視復(fù)數(shù)據(jù)和軌道、姿態(tài)觀測(cè)值，以及雷達(dá)中心頻率；(2)生成同一區(qū)域若干干涉條紋圖；(3)干涉圖配準(zhǔn)，選擇一幅干涉圖作為基準(zhǔn)，其余的干涉圖以其為參考進(jìn)行配準(zhǔn)；(4)建立多基線三維重建模型；(5)選擇合適初值進(jìn)行迭代求解；(6)根據(jù)求解后的三維坐標(biāo)提取高程信息或進(jìn)行地理編碼。所述方法能夠避免干涉相位解纏，減弱偶然誤差，提高獲取DEM的精度，提供的方案可以在復(fù)雜地形地表三維重建中起到重要的作用，具有較佳的技術(shù)效果。[0007]進(jìn)一步地，優(yōu)選的方法是，所述步驟(3)中，在能夠配準(zhǔn)的前提下，所選擇的干涉條紋圖的幾何條件應(yīng)該存在較大差異，如主天線的相位中心、基線長(zhǎng)度、基線傾角和斜距，至少有一個(gè)參數(shù)有較大差距。干涉圖之間的配準(zhǔn)精度應(yīng)該在一個(gè)像元以內(nèi)。
[0008]進(jìn)一步地，優(yōu)選的方法是，所述步驟(4)中，單基線條件下單位視向量的解算在移
動(dòng)坐標(biāo)系下進(jìn)行。移動(dòng)坐標(biāo)系以主天線相位中心為原點(diǎn)，其三個(gè)正交基?、R'和》為:
【權(quán)利要求】
1.一種多基線干涉合成孔徑雷達(dá)三維重建方法，其特征在于通過同名點(diǎn)的多個(gè)干涉相位直接計(jì)算三維坐標(biāo)，包括以下步驟:(I)獲取測(cè)區(qū)的航空合成孔徑雷達(dá)單視復(fù)數(shù)據(jù)和POS觀測(cè)值，或航天合成孔徑雷達(dá)單視復(fù)數(shù)據(jù)和軌道、姿態(tài)觀測(cè)值，以及雷達(dá)中心頻率；(2)生成同一區(qū)域若干干涉條紋圖；(3)干涉圖配準(zhǔn)，選擇一幅干涉圖作為基準(zhǔn)，其余的干涉圖以其為參考進(jìn)行配準(zhǔn)；(4)建立多基線三維重建模型；(5)選擇合適初值進(jìn)行迭代求解；(6)根據(jù)求解后的三維坐標(biāo)提取高程信息或進(jìn)行地理編碼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多基線干涉SAR三維重建方法，其特征在于，所述步驟(4)中，引入絕對(duì)干涉相位整周期數(shù)參與模型建立，即使用移動(dòng)坐標(biāo)系和地心直角坐標(biāo)系；移動(dòng)坐標(biāo)系以主天線相位中心為原點(diǎn),其三個(gè)正交基?、翁和》為:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多基線干涉SAR三維重建方法，其特征在于:所述步驟(5)中通過同名點(diǎn)的多個(gè)干涉相位直接計(jì)算干涉圖的干涉相位整周期數(shù)和目標(biāo)的三維坐標(biāo)。
【文檔編號(hào)】G01S13/90GK103885059SQ201410038223
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年1月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月26日
【發(fā)明者】張繼賢, 花奮奮, 黃國(guó)滿, 盧麗君, 趙爭(zhēng) 申請(qǐng)人:中國(guó)測(cè)繪科學(xué)研究院