[发明专利]TOPSAR干涉数据的高精度快速配准方法

说明书

本发明涉及一种TOPSAR干涉数据的高精度快速配准方法，包含：利用InSAR的平台轨迹信息，修正TOPSAR辅图像；分别将TOPSAR主、辅图像沿距离向分块得到子主、辅图像，采用频域互相关法估计子主、辅图像间的偏移量进行配准；根据DEM信息生成地面高度信息，再结合成像几何关系得到主、辅天线间的干涉相位；利用干涉相位对TOPSAR主图像补偿，采用频域互相关法估计主、辅图像间的偏移量，并对TOPSAR辅图像进行重采样；对TOPSAR主、辅图像中相邻Burst的重叠区域进行差分干涉，采用增强型谱分集配准算法估计偏移量，再对TOPSAR辅图像进行移动，完成TOPSAR主、辅图像的最终配准。本发明可实现长基线及地形复杂区域图像的高精确配准，算法效率高，适合实时应用。

技术领域

本发明涉及一种数据配准方法，具体是指一种针对TOPSAR干涉数据的高精度快速配准方法，属于雷达信号处理技术领域。

背景技术

干涉合成孔径雷达(InSAR，Interferometric Synthetic Aperture Radar)技术是基于合成孔径雷达(SAR)技术迅速发展起来的对地遥感新技术。其基本原理是利用SAR系统的两副天线(或一副天线重复观测)，来获取同一地区具有一定视角差的两幅具有相干性的单视复图像，并根据其干涉相位信息来提取地表的高程信息和重建数字高程模型(Digital Elevation Model，DEM)。

目前，现有的InSAR系统正在朝着宽幅高精度的方向发展，因此新型的TOPSAR(逐行扫描地形观测SAR，Terrain Observation by Progressive Scans SAR)工作模式被提出。TOPSAR工作模式由Zan等人提出，如图1所示，这种工作模式与SCAN SAR(扫描SAR)工作模式最大的区别在于：波束在方位向上做从后到前的均匀转动，天线指向的这种改变可以克服扇贝效应，同时获取宽刈幅。

但是，高精度的图像数据配准是采用TOPSAR工作模式的难点之一。在该工作模式下，由于每个Burst(突发脉冲)对应的多普勒中心不断变化，聚焦后每个点沿方位向具有不同的线性相位斜坡，因此导致Burst之间发生相位跳变。所以，TOPSAR工作模式对图像数据配准精度的要求极高，如果采用传统的数据配准算法(如互相关法等)将会使得配准失效。于是，进一步研究适用于TOPSAR工作模式的高精度图像配准算法是目前亟需解决的技术问题。

基于上述，本发明提出一种TOPSAR干涉数据的高精度快速配准方法，以解决现有技术中存在的问题和限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种TOPSAR干涉数据的高精度快速配准方法，可实现长基线以及地形复杂区域图像的高精确配准，算法效率高，适合实时应用。

为实现上述目的，本发明提供一种TOPSAR干涉数据的高精度快速配准方法，包含以下步骤：

S1、利用InSAR的主天线和辅天线，分别获取同一目标的具有相干性的TOPSAR主图像和辅图像；

S2、利用InSAR的平台轨迹信息，修正TOPSAR辅图像，得到经过轨迹补偿的TOPSAR辅图像；

S3、分别将TOPSAR主图像和修正后的TOPSAR辅图像沿距离向分块，得到子主图像和子辅图像，采用频域互相关法估计子辅图像相对于子主图像的偏移量，并对子辅图像进行配准处理，得到粗配准的TOPSAR辅图像；

S4、根据TOPSAR主、辅图像的成像区域的DEM信息，生成成像区域的地面高度信息，结合地面高度信息及成像几何关系，得到主、辅天线间的干涉相位；

S5、利用干涉相位对TOPSAR主图像进行相位补偿，再次采用频域互相关法估计粗配准的TOPSAR辅图像相对于相位补偿后的TOPSAR主图像的偏移量，并对完成粗配准的TOPSAR辅图像进行重采样，得到精配准的TOPSAR辅图像；