[发明专利]基于FFT高精度估计干涉相位梯度的InSAR滤波方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于FFT高精度估计干涉相位梯度的InSAR滤波方法及系统，其中，该方法包括首先对原始干涉相位图进行3×3均值滤波；在干涉相位梯度初始值估计时，同时估计干涉相位梯度的质量系数，质量系数高于门限值的干涉相位梯度初始值作为最终估计值，质量低于门限值的初始值被剔除，该位置的最终干涉相位梯度估计值利用周围质量较高的干涉相位梯度初始值进行加权平均得到。最后，利用估计得到的干涉相位梯度补偿干涉相位滤波窗口中的干涉相位梯度，再进行均值滤波，完成InSAR相位滤波的整个过程。本发明解决了InSAR相位滤波中面临的滤波视数与地形信息保持之间的矛盾，克服了相干性较差时干涉相位梯度估计稳健性差的难点。

技术领域

本发明属于干涉合成孔径雷达地形测量领域，尤其涉及一种基于FFT高精度估计干涉相位梯度的InSAR滤波方法及系统。

背景技术

对精确配准后的SAR复图像对进行干涉处理(即共轭相乘)，得到复干涉相位图。受各种去相干因素的影响，相位图存在随机的干涉相位噪声，直接影响后续干涉相位解缠处理的难易程度及地形测量的精度，InSAR相位滤波的目标是降低主辅SAR图像干涉相位中的随机噪声分量，同时尽量降低滤波导致的地形相位信息损失。

国内外对InSAR相位滤波算法进行了广泛的研究。Baran和Stewart等人将Goldstein滤波算法中的平滑操作参数修改为与相干系数相关，改善了Goldstein算法的滤波性能。索志勇等人对预处理后的干涉相位图进行分块相位解缠，补偿解缠相位后再进行复均值滤波，然后迭代上述过程，获得的滤波结果精度较高。E.Trouvé和J.M.Nicolas等人提出一种基于地形相位梯度补偿的复多视相位滤波算法，对地形相位梯度补偿后的残余相位滤波有效地保证了滤波窗口内的样本一致性，但该算法在低相干区域坡度估计的稳健性较差。J.S.Lee和M.P.Stewart等人基于样本统计特性和一组方向性窗口自适应选择滤波样本，滤波精度较高。王青松等提出利用二维FFT和半功率门限估计地形相位，然后对残余干涉相位进行简化的Lee滤波，该算法估计地形相位效率高，但数据分块大小难以确定，分块估计地形相位时，块与块之间的拼接痕迹难以消除。李真芳等人通过联合周围邻近像素的相干信息估计存在大配准误差情况下的干涉相位。Deledalle等人提出利用迭代的方法同时估计场景散射幅度、干涉相位和相干系数，但该方法在主辅SAR图像幅度接近时易产生数值计算错误。

对于InSAR相位滤波处理，为了抑制干涉相位中的随机噪声，需要选择与待滤波像素满足独立同分布的样本，然后对这些样本进行集合平均。然而实际中难以通过多次观测获得大量的独立同分布样本，因此通常利用空间平均代替集合平均，即假设干涉相位图在局部满足空间平稳性且待滤波像素与周围像素满足独立同分布。实际中，由于地形或地物在局部区域可能存在剧烈变化，待滤波像素与周围像素并不能保证满足独立同分布，因此InSAR干涉相位滤波面临充足的滤波样本与地形信息保持之间的矛盾。目前的干涉相位梯度估计方法或者缺乏稳健性，或者运算量大且耗时长，实用性较差。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于FFT高精度估计干涉相位梯度的InSAR滤波方法及系统，解决了InSAR相位滤波中面临的滤波视数与地形信息保持之间的矛盾，克服了相干性较差时干涉相位梯度估计稳健性差等难点，为高精度InSAR高程测量提供支撑，具有重要的应用价值。