[发明专利]一种星载InSAR图像精细配准与立体测量方法

说明书

本发明涉及一种星载InSAR图像精细配准与立体测量方法，包括：利用基于多项式拟合的互相关配准方法，对主、辅单视复数图像进行粗配准，并对主单视复数图像和粗配准的辅单视复数图像进行网格分块；基于改进的均值归一化去平地相干系数计算粗配准的辅单视复数图像在不同距离向偏移量下的相干性，提取网格块相干系数分布峰值的偏移量；利用相干性掩膜和滤波算法对偏移量平滑处理，对粗配准的辅单视复数图像进行重采样并用于干涉处理；将平滑处理的立体测量相对偏移量与多项式配准偏移量求和，经去平地处理，转换为立体测量相对高程图。本发明用于对InSAR应用中的长基线主、辅SAR图像实现精细配准，以生成高质量的干涉相位图。

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，具体涉及一种星载InSAR图像精细配准与立体测量方法。

背景技术

DEM是描述地球表面形状的三维数字模型，由一系列包含有地理平面坐标和高程的数据集组成，在科学研究、经济建设和军事领域都居于重要的应用价值。某些特定的应用场合如地震形变提取、地形监测中，高分辨率高精度DEM显得尤为重要，但是通常其提取非常复杂。InSAR(Interferometric Synthetic Aperture Radar，InSAR)由于其全天时、全天候的工作特性，且作为一种主动式传感器，成为高校准确获取DEM的方法之一。其中，经过主、辅SAR图像配准等操作处理得到的干涉相位图的质量，直接决定了InSAR技术获取DEM的精度。因此，为了获取高质量干涉图，需要将主、辅单视复数图像进行亚像素级别的精细配准，通常要求配准误差小于1/8像素，当配准误差较大时，将产生严重的失相干，导致干涉相位图中产生大量噪声。

目前常见的配准过程，通常采用基于互相关和多项式拟合方法进行配准，在多数情况下能够一定程度上满足配准的要求。但对于如L波段等载频较低的SAR传感器，其通常采用较长的基线来进行干涉测量。当地形陡峭时，较长的基线会导致不同高度的地形发生不同程度的距离向像素偏移，这时如果采用常见的基于互相关和多项式拟合的方法进行配准，将无法满足配准的精度要求，会导致干涉图部分区域发生失相干，无法获取正确的干涉相位。

此外，传统立体测量通常在大视角差(大于5°)的条件下通过幅度信息配准实现，以满足较高的垂直向测量精度。而用于InSAR测量的主、辅单视复数图像，其视角差通常小于0.1°，受限于配准的精度，难以获取立体测量结果。因此高精度、高性能的配准方法有待进一步研究和发展。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种星载InSAR图像精细配准与立体测量方法，其对InSAR应用中的长基线主、辅SAR图像实现精细配准，以生成高质量的干涉相位图。同时，利用精细配准获得的偏移量，在极小视角差的情况下，计算得到立体测量结果。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种星载InSAR图像精细配准与立体测量方法，包括如下步骤：

步骤101、利用基于互相关和多项式拟合的配准方法，计算多项式配准偏移量图和粗配准的辅单视复数图像；

步骤102、对主单视复数图像和粗配准的辅单视复数图像进行网格分块，基于改进的均值归一化去平地相干系数计算辅单视复数图像块在不同偏移量下的相干系数；

步骤103、通过对步骤102中不同偏移量下的相干系数分布插值计算峰值精确位置作为网格块的距离向偏移量，记录峰值大小作为最优相干系数，并对多峰值情况加权估计网格块偏移量；

步骤104、利用相干性掩膜插值和滤波算法对网格块距离向的偏移量进行平滑处理，得到立体测量距离向相对偏移量图，并结合多项式配准偏移量图计算立体测量绝对偏移量，经去平地处理得到立体测量相对高程图；

步骤105、根据立体测量距离向相对偏移量图，对粗配准后的辅单视复数图像进行重采样，得到精细配准的辅单视复数图像，在进行干涉处理得到高质量干涉相位图。

进一步地，所述步骤101具体包括：