[发明专利]多基线干涉合成孔径雷达干涉相位展开方法

说明书

技术领域

本发明涉及雷达探测技术领域，是一种基于优化回波数据的多基线干涉合成孔径雷达干涉相位展开方法，可以在合成孔径雷达SAR图像配准精度很差的条件下准确地展开相应像素间的干涉相位，能够实现对地面高分辨率、高精度三维地形重构和地面动目标检测。

背景技术：

干涉合成孔径雷达InSAR是一种重要的遥感技术，能够实现全天候对地面高空间分辨率、高精度三维测绘和地面动目标检测。干涉相位展开是InSAR处理中的重要步骤之一，传统InSAR干涉相位展开方法，如最小二乘LS方法，区域增长方法以及枝切方法，都要求图像配准的精度达到1/10～1/100个分辨单元，否则会影响后续处理，从而导致地形高程测量精度和可靠性降低。而且传统的单基线InSAR系统由于受到干涉相位模糊和高程层叠等严重影响，因此限制了其对复杂地形，如城市、山谷和悬崖等的高精度测绘能力。多基线InSAR系统能够有效克服这些缺点。多基线InSAR系统可以充分利用其长短基线获取的信息来提高相位展开的可靠性，而不会降低高程测量精度，比传统的单基线InSAR系统具有更高精度和更高稳健性的三维地形重构能力。因此，研究对图像配准误差具有强稳健的多基线干涉相位展开方法，具有重要的实用价值。

目前，对图像配准误差稳健的干涉相位展开方法主要有以下几种：

1.D.C.Ghiglia等1994年在IEEE第六届Digital Signal Processing围际会议上发表的《Interferometric Synthetic Aperture Radar Terrain Elevation Mapping fromMultiple Observations》文中，提出了多基线相位展开方法中包括基于最小方差LS和最大似然ML的相位展开方法。M.G.Kim等1999年在IEE第七届Image Processing国际会议上发表的《Phase Unwrapping of Multibaseline Interferometry UsingKalman Filtering》文章中，利用卡尔曼滤波进行多基线相位展开。G.Fornaro等2006年在IET Radar，Sonar&Navig上发表的《Maximum Likelihood Multi-Baseline SARInterferometry》文中，利用干涉相位的统计特性进行多基线相位展开。F.Alessandro等1999年在IEEE Trans.on GRS上发表的《Multibaseline InSARDEM Reconstruction：The Wavelet Approach》中，利用小波变换方法进行数字高程图恢复。W.Xu等1994年在IEEE GRS国际会议上发表的《Phase-unwrapping ofSAR Interferogram with Multi-frequency or Multi-baseline》中，利用多基线相位展开方法包括了中国余数定理、投影以及线性组合方法。这些方法在图像配准误差很大的情况下，会对干涉相位展开以及地形高程恢复带来困难。

李真芳等人2007年在IEEE Trans.on GRS上发表的《ImageAuto-Coregistration and InSAR Interferogram Estimation Using Joint SubspaceProjection》文章中，利用了相邻像素的相干信息和空间投影技术。虽然可以在存在配准误差时获得满意的干涉相位展开结果，但是在展开干涉相位时首先要确定噪声子空间维数，若噪声子空间维数估计不准，必定影响干涉相位的展开结果。

2.毛志杰等人2008年在系统工程与电子发表的《基于联合像素模型的InSAR干涉相位稳健性估计》，在该文章中，提出了一种基于干涉相位和特征向量构造的投影矢量来确定噪声子空间维数，进而估计InSAR干涉相位的方法，该方法在图像存在配准误差时，不仅能够准确地估计出噪声子空间的维数，同时增强了联合像素方法估计干涉相位的实用性和稳健性。但是，在估计噪声子空间时需要人工设定阈值进行判定。毛志杰等在电波科学学报发表的《基于优化回波数据的自适应图像配准InSAR干涉相位估》，提出基于加权联合单像素模型的干涉相位估计方法，虽然在估计干涉相位时不需要确定噪声子空间维数，但是在估计干涉相位时需要首先确定配准误差方向，并且确定最优权值时需要搜索，因此计算量较大。

发明内容