[发明专利]基于混合整数优化模型的多基线InSAR相位解缠算法

说明书

本发明公开了一种基于混合整数优化模型的多基线InSAR相位解缠算法，本发明的实现步骤是：(1)输入主辅SAR复图像数据；(2)通过干涉处理生成复干涉相位图；(3)获取局部最优窗口；(4)根据InSAR系统参数以及局部最优窗口参数构建混合整数优化模型；(5)计算复干涉相位图的模糊整数；(6)计算各个干涉相位图的绝对相位；(7)输出整个场景的DEM。本发明具有多基线情况下，能够对配准后干涉InSAR图像完成高质量的相位展开，满足高质量干涉合成孔径雷达InSAR处理的实际工程性能要求，获得高质量的测绘产品。

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及雷达探测技术领域中的一种干涉合成孔径雷达(Interferometric Synthetic Aperture Radar，InSAR)生成地球表面数字高程模型的数据处理。本发明可用于多基线InSAR中，由于具有不同的入射角SAR图像在同一区域产生两幅或多幅干涉图，然后对生成的干涉相位图进行处理,以提取观测场景中各散射单元的地形高度值。

背景技术

干涉合成孔径雷达在传统技术的合成孔径雷达(SyntheticAperture Radar，SAR)对实际三维场景获取距离维和方位维二维信息的基础上，联合同一场景下不同视角的两幅或多幅相干SAR图像，通过干涉处理技术，获取目标场景的三维地形信息。

在干涉合成孔径雷达InSAR数据获取时，对于一般地形,有两个天线相位中心的常规单基线干涉测量系统已被证明有能力提供高精度的DEM。然而，对于复杂地形，包括陡峭的斜坡或不连续的表面(例如人造建筑物,峡谷和陡峭山脉等)，由于严重的相位欠采样(即干涉的邻相位差可能大于π)，测高性能下降严重，因而这些区域将为单基线干涉测量的盲区,使得相位展开无法进行或者生成DEM的精度降低。为了解决这问题，提出一种基于混合整数优化模型的多基线干涉合成孔径雷达相位解缠技术，通过将中心像素与其相邻位置像素联合的方法,作为提高CRT估计性能的另一种策略，提升相位解缠精度和获取更加准确的绝对相位值，进而提高InSAR系统的测高性能。

Xu,在文献“Phase-unwrapping of SAR interferograms with multi-frequencyor multi-baseline”(IEEE Int.Geosci.and Remote Sens.Symp.,Pasadena,CA,1994,pp.730-732)中首次提出了中国剩余定理法(GRT)，投影法和线性组合法三种基本方法以提高相位解缠精度从而提高了噪声的抑制效果。

刘会涛，在文献“ANovel Mixed-norm Multibaseline Phase UnwrappingAlgorithm Based on Linear Programming”(IEEE Geoscience and Remote SensingLetters,2015,12(5),pp.1086-1090)中提出了一种有效的基线干涉法，克服了相位连续假设的缺点，并且可以产生复杂地形的绝对相位。

于瀚雯，在文献“利用L～1范数的多基线InSAR相位解缠绕技术”(西安电子科技大学学报,2013,40(04):37-41)中提出了一种基于L1范数的多基线相位解缠绕算法。该算法通过借助L1范数这一优化模型，将多基线干涉合成孔径雷达获得的多幅干涉相位图之间的关系融入到了传统单基线L1范数相位解缠绕的优化模型中，可适用于对复杂地形的测绘。

上述算法中，基于单像素的相位解缠绕方法不可避免地受到干涉相位噪声的严重影响,算法对于噪声非常敏感，因此在实际中并不能达到很好的应用，而基于混合范数和L1范数的多基线相位解缠绕方法虽然能在一定程度上克服噪声的影响，但是在模型构建中并未考虑局部地形对模型精度造成的影响，随着相位噪声水平的提高,其性能也急剧下降。

发明内容