UWB InSAR干涉相位真值計(jì)算方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種適用于低頻UWB InSAR的干涉相位真值計(jì)算方法。技術(shù)方案是：首先對(duì)InSAR數(shù)據(jù)(兩幅SAR圖像)進(jìn)行配準(zhǔn)，從而生成干涉相位觀測(cè)值(也稱(chēng)原始干涉相位)。再利用配準(zhǔn)結(jié)果生成一個(gè)參考相位，將該參考相位從原始干涉相位中減去，得到的相位稱(chēng)之為誤差相位。接著，對(duì)誤差相位進(jìn)行噪聲抑制與相位解纏，并估計(jì)殘余相位模糊，得到誤差相位真值。最后將誤差相位真值與參考相位相加得到干涉相位真值。本發(fā)明能夠大大降低低頻UWBInSAR干涉相位真值計(jì)算的復(fù)雜度，且普適性強(qiáng)，適用于具有很大的相對(duì)帶寬的情況。
【專(zhuān)利說(shuō)明】UWB InSAR干涉相位真值計(jì)算方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于 InSAR(Synthetic Aperture Radar Interferometry，干涉合成孔徑 雷達(dá)）成像領(lǐng)域，涉及一種適用于低頻UWB(Ultra Wide Band,超寬帶）InSAR干涉相位真值 計(jì)算方法。

【背景技術(shù)】
[0002] InSAR能夠利用SAR圖像的相位信息進(jìn)行干涉，得到反映地形信息的干涉相位，從 而反演出地面高度。這一技術(shù)被廣泛應(yīng)用于地形測(cè)繪中。而低頻UWBInSAR則結(jié)合了低頻 具有的穿透特性與超寬帶具有的高分辨特性，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)葉簇覆蓋下地形的高分辨測(cè)量。
[0003] 在InSAR數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，由于干涉相位的觀測(cè)值在（_ π，π ]范圍之間，而反映 地形信息的干涉相位的真實(shí)值分布超出這一范圍。干涉相位的觀測(cè)值與真實(shí)相位之間存在 2k π的纏繞。從干涉相位的觀測(cè)值中計(jì)算其真值的過(guò)程即為干涉相位真值計(jì)算。
[0004] 干涉相位真值計(jì)算通常需要兩個(gè)步驟：相位解纏與殘余相位模糊估計(jì)。其中相位 解纏能夠從干涉相位的觀測(cè)值中估計(jì)出一個(gè)解纏相位，該解纏相位與真值相位只相差一個(gè) 全局的常數(shù)偏差，稱(chēng)之為殘余相位模糊，殘余相位模糊估計(jì)即是對(duì)該值進(jìn)行估計(jì)。
[0005] 相位解纏往往存在解纏精度與運(yùn)算復(fù)雜度相矛盾的問(wèn)題。即為獲取精度較高的解 纏結(jié)果，往往需要很高的運(yùn)算復(fù)雜度。如Flynn的最小不連續(xù)相位解纏方法，雖然精度很 高，但耗時(shí)巨大。
[0006] 殘余相位模糊估計(jì)有兩類(lèi)方法，一種是基于外部地形信息輔助。即在觀測(cè)場(chǎng)景中 存在已知地形信息的點(diǎn)，并利用這些點(diǎn)的信息估算殘余相位模糊。這種方法需要利用外部 地形信息，因而適用范圍有限，實(shí)用性不強(qiáng)，因此漸漸不被采納。另外一類(lèi)方法是完全基于 數(shù)據(jù)分析進(jìn)行殘余相位模糊估計(jì)。這類(lèi)方法不依賴(lài)于輔助數(shù)據(jù)，降低了測(cè)繪的難度，是目前 主要采用的手段。這類(lèi)方法目前主要有兩種，即基于頻譜分割的方法與基于殘余偏移量估 計(jì)的方法。這兩種方法能取得近似的精度，但主要應(yīng)用于高頻窄帶或?qū)拵nSAR，運(yùn)算復(fù)雜 度較高。
[0007] 低頻UWB InSAR數(shù)據(jù)具有很大的相對(duì)帶寬（大于0. 2)，將這一特性應(yīng)用到干涉相 位真值求解過(guò)程中，能夠大大降低相位解纏與殘余相位模糊估計(jì)的復(fù)雜度。瑞典學(xué)者針對(duì) CARABAS系統(tǒng)的VHF波段數(shù)據(jù)提出的方法無(wú)需相位解纏與殘余相位模糊估計(jì)便可以直接得 到干涉相位真值，大大降低了問(wèn)題的復(fù)雜度。然而該方法僅適用于信號(hào)相對(duì)帶寬大于1的 情況，普適性不強(qiáng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明提供一種適用于低頻UWB InSAR的干涉相位真值計(jì)算方法，能夠大大降低 低頻UWB InSAR干涉相位真值計(jì)算的復(fù)雜度，且普適性強(qiáng)，適用于具有很大的相對(duì)帶寬的情 況。
[0009] 本發(fā)明技術(shù)方案的基本思路是：首先對(duì)InSAR數(shù)據(jù)（兩幅SAR圖像）進(jìn)行配準(zhǔn)，從 而生成干涉相位觀測(cè)值（也稱(chēng)原始干涉相位）。再利用配準(zhǔn)結(jié)果生成一個(gè)參考相位，將該參 考相位從原始干涉相位中減去，得到的相位稱(chēng)之為誤差相位。接著，對(duì)誤差相位進(jìn)行噪聲抑 制與相位解纏，并估計(jì)殘余相位模糊，得到誤差相位真值。最后將誤差相位真值與參考相位 相加得到干涉相位真值。
[0010] 本發(fā)明的技術(shù)方案包括以下處理步驟：
[0011] 第一步，圖像配準(zhǔn)與原始干涉相位生成
[0012] 對(duì)InSAR數(shù)據(jù)，也就是兩幅SAR圖像，任選一幅SAR圖像為主圖像，另外一幅為輔 圖像進(jìn)行配準(zhǔn)，配準(zhǔn)方法建議使用下述文章提供的方法：Yague-Martinez, N.，Eineder, M.， BrcicjR. , BreitjH. , Fritz, T. :TanDEM-X mission:SAR image coregistration aspects. Proc. EUSAR，Aachen，Germany，pp. 5562-5565, 2010。設(shè)經(jīng)過(guò)配準(zhǔn)后，主圖像中的任意一點(diǎn) (x，y)對(duì)應(yīng)于輔圖像中的點(diǎn)（X'，y')。
[0013] 利用配準(zhǔn)結(jié)果將輔圖像重采樣得到配準(zhǔn)圖像。將主圖像與配準(zhǔn)圖像進(jìn)行共軛相 乘，得到原始干涉相位只,（.V,.1·)。利用主圖像與配準(zhǔn)圖像計(jì)算相關(guān)系數(shù)圖 Y (x，y)。
[0014] 第二步，計(jì)算誤差相位
[0015] 利用下式計(jì)算參考相位.朽（W):
[0016]

【權(quán)利要求】
1. 一種UWBSAR干涉相位真值計(jì)算方法，其中UWB是指超寬帶，SAR是指合成孔徑雷 達(dá)，其特征在于，包括下述步驟： 第一步，圖像配準(zhǔn)與原始干涉相位生成： 對(duì)兩幅SAR圖像，任選一幅SAR圖像為主圖像，另外一幅為輔圖像進(jìn)行配準(zhǔn)，設(shè)經(jīng)過(guò)配 準(zhǔn)后，主圖像中的任意一點(diǎn)（x，y)對(duì)應(yīng)于輔圖像中的點(diǎn)（X'，y'); 利用配準(zhǔn)結(jié)果將輔圖像重采樣得到配準(zhǔn)圖像；將主圖像與配準(zhǔn)圖像進(jìn)行共軛相乘，得 到原始干涉相位死利用主圖像與配準(zhǔn)圖像計(jì)算相關(guān)系數(shù)圖Y(x，y); 第二步，計(jì)算誤差相位： 利用下式計(jì)算參考相位奶.（W):
其中朽（Xj)指（X，y)點(diǎn)的參考相位，Rm (X，y)指主圖像中的點(diǎn)（X，y)的斜距，RS(X'，太）指輔圖像中點(diǎn)（X'，/)的斜距，λ是SAR信號(hào)的波長(zhǎng)； 利用下式計(jì)算（X，y)點(diǎn)的誤差相位識(shí)
其中w( ·)指對(duì)相位進(jìn)行纏繞； 第三步，對(duì)誤差相位進(jìn)行噪聲抑制與解纏： 首先對(duì)誤差相位進(jìn)行噪聲抑制；然后，利用最小不連續(xù)相位解纏方法對(duì)誤差相位進(jìn)行 解纏，得到任意點(diǎn)（x，y)的解纏相位死(A-V); 第四步：估計(jì)解纏相位的殘余相位模糊： 利用下式估計(jì)殘余相位模糊:
其中，指對(duì)所有相關(guān)系數(shù)大于0.5的點(diǎn)（X,y)計(jì)算沖的 眾數(shù)值； 利用下式計(jì)算誤差相位真值： 死... (Λ_0，) = (.r..v)-仍.,，第五步，計(jì)算干涉相位真值 利用下式計(jì)算（x，y)點(diǎn)的干涉相位真值^(.xVv): O
【文檔編號(hào)】G01S7/02GK104459634SQ201410742321
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月8日
【發(fā)明者】安道祥, 許軍毅, 黃曉濤, 黎向陽(yáng), 李?lèi)傷? 周智敏 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)