[发明专利]一种地形高程自适应的降维图像配准方法

说明书

本发明公开了一种地形高程自适应的降维图像配准方法，属于信号处理技术领域，适用于干涉合成孔径雷达InSAR图像的配准，其主要思路为：确定主图像和辅图像，然后确定主辅图像间的配准偏移量；根据所述主辅图像间的配准偏移量，建立配准偏移量拟合模型，得到配准偏移量拟合模型中的8个待确定拟合系数；求解配准偏移量拟合模型中的8个待确定拟合系数，进而确定最终配准偏移量拟合模型；根据最终配准偏移量拟合模型，得到辅图像中每个像素点相对于主图像的配准偏移量，然后对辅图像进行重采样，进而得到精确配准的图像。

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，特别涉及一种地形高程自适应的降维图像配准方法，适用于干涉合成孔径雷达InSAR图像的配准。

背景技术

干涉合成孔径雷达InSAR是一般SAR功能的延伸和发展，它利用多个接收天线或单个天线多次观测得到的回波数据进行干涉处理；由于InSAR能够增强SAR获取信息的能力，在军事、国民经济的各个领域有广阔的应用前景，因而获得了广泛重视。在星载InSAR高程测量中难以采用单航过方式，原因是航迹与场景的距离比较远，所以在星载InSAR干涉高程测量中目前广泛采用双航过的工作方式，即雷达卫星两次以基本相同的方向，不同的航迹通过同一地区的上空，将两次成像过程中雷达的回波数据和系统参数记录下来进行干涉处理；合成孔径雷达干涉测量地形高程时需要对同一场景获得两幅相干性很高的SAR图像，因此需要进行图像配准的步骤，使配准后的图像中的同一位置的像素对应地面同一小块区域，以保证两幅图像的相干性。配准的精度直接影响到两幅图像的相干性。

以一个航过成像(称为主图像)的各像素为基准，将其像素对应的地面样点在另一个航过图像(称为辅图像)中的位置找出来，并将这一位置用偏移量表示，再根据偏移量，对辅图像的像素做位移，使其与主图像中同样位置的像素能对应于地面的同一点。配准处理分为粗配准和精配准；粗配准对辅图像做整体位移，不考虑局部性，精配准要考虑局部性，且要对辅图像进行插值，以达到高配准精度。

图像的配准首先要确定一幅图像中的每一个像素在另外一幅图像中的位置，即配准的二维偏移量；在基线较短的情况下，对于一块比较小的平坦的成像场景，只要将一副像进行简单的二维平移就可以将两幅图像对应像素配准；而对于基线较长的或地面起伏剧烈的情况下，不同方位、距离的像素进行配准需要不同的平移量，这使得图像配准过程的复杂度大大增加，不能用简单的图像平移和插值来实现。

已有的InSAR图像配准方法主要可分为两大类方法，第一类方法首先利用基于图像数据或图像特征的方法估计控制点处配准偏移量，然后根据二维二元低阶多项式模型计算其他像素处的配准偏移量，该第一类方法没有考虑地形高程对配准偏移量的影响，当基线较长或观测场景内地形复杂度较高时，利用二维二元低阶多项式模型拟合配准偏移量的精度较低，利用控制点处配准偏移量估计多项式系数时，控制点数量和位置分布对系数估计精度的影响较大；第二类方法首先利用几何配准法计算每一像素的初始配准偏移量，然后利用控制点处高精度配准偏移量根据二维二元一阶多项式模型校正初始配准偏移量，从而获取全场景高精度配准偏移量；该第二类方法需要进行逐像素几何配准处理，运算效率较低。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提出一种地形高程自适应的降维图像配准方法，该种地形高程自适应的降维图像配准方法能够追踪主辅图像间配准偏移量随地形高程的变化，是一种提高配准偏移量拟合精度的地形高程自适应的降维图像配准方法。

为达到上述技术目的，本发明采如下技术方案予以实现。

一种地形高程自适应的降维图像配准方法，包括以下步骤：

步骤1，确定主图像和辅图像，然后确定主辅图像间的配准偏移量；

步骤2，根据所述主辅图像间的配准偏移量，建立配准偏移量拟合模型，得到配准偏移量拟合模型中的8个待确定拟合系数；

步骤3，求解配准偏移量拟合模型中的8个待确定拟合系数，进而确定最终配准偏移量拟合模型；