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文檔簡介
1、干涉合成孔徑雷達(dá)(InSAR)測量是以合成孔徑雷達(dá)(SAR)數(shù)據(jù)為信息源,恢復(fù)地表高程信息或變化信息的一項(xiàng)技術(shù)。傳統(tǒng)的SAP,是根據(jù)脈沖壓縮和合成孔徑技術(shù)實(shí)現(xiàn)距離向和方位向的高分辨,獲得觀測地面的二維信息。InSAR利用SAR在不同軌道或不同時間對同一地區(qū)進(jìn)行兩(多)次觀測,分別成像后獲得地面同一場景的兩(多)幅SAR復(fù)圖像,完成圖像間的配準(zhǔn)后,差相位處理產(chǎn)生干涉相位,利用地面點(diǎn)與天線位置之間的幾何關(guān)系及傳感器高度、雷達(dá)波長、波束視角、
2、天線基線等參數(shù),精確地測量出圖像上每一點(diǎn)的高度信息或變化信息。 為實(shí)現(xiàn)星載干涉SAR高程測量的信號處理流程,需重點(diǎn)研究其中的關(guān)鍵技術(shù),即:配準(zhǔn)、相位濾波和相位展開技術(shù)。本論文的主要工作包括以下幾個方面內(nèi)容: 1.在介紹SAR成像原理和經(jīng)典成像算法的基礎(chǔ)上,指出SAR圖像對的距離向和方位向相位偏差,存在于成像后的SAR系統(tǒng)脈沖響應(yīng)函數(shù)的一個線性相位項(xiàng)上。提出了一種基于數(shù)據(jù)域的配準(zhǔn)方法,該方法在成像后點(diǎn)目標(biāo)的信號模型基礎(chǔ)上,
3、通過將其多視處理和數(shù)值運(yùn)算獲得相對偏移量,補(bǔ)償其中一幅圖像實(shí)現(xiàn)配準(zhǔn)。該方法避免了采用幅度或相位配準(zhǔn)方法引入的誤差,不需要相關(guān)處理和插值操作,操作簡單,與常規(guī)圖像配準(zhǔn)方法相比,配準(zhǔn)一致性更高。 2.現(xiàn)有的SAR圖像域的配準(zhǔn)方法均采用基于區(qū)域(Alea-based)的方法。提出了一種基于點(diǎn)特征的干涉SAR圖像配準(zhǔn)方法,通過SAP圖像對上匹配的點(diǎn)特征,建立對應(yīng)關(guān)系,修正其中一幅圖像實(shí)現(xiàn)像元級配準(zhǔn)。其中特征提取采用一種改進(jìn)的多類模板方法
4、;在特征點(diǎn)匹配時,根據(jù)同種類型模板檢測的特征點(diǎn)才可能匹配的原則,將不同類型的特征點(diǎn)分組,然后計算各組和組間特征點(diǎn)相對距離,并采用組間擬匹配點(diǎn)互相驗(yàn)證策略。在保證像元級配準(zhǔn)精度的情況下,該方法有效地減少配準(zhǔn)運(yùn)算量。 3.在上述工作的基礎(chǔ)上,提出一種基于曲線擬合的配準(zhǔn)方法。此方法利用B-樣條函數(shù)對邊緣檢測后主輔二值圖像的特征曲線段進(jìn)行擬合,根據(jù)加權(quán)矩之差最小準(zhǔn)則和相關(guān)匹配實(shí)現(xiàn)曲線段的匹配,完成各曲線段重心求取后,利用最小二乘法計算兩
5、幅圖像的整體偏移,修正其中一幅圖像實(shí)現(xiàn)像元級配準(zhǔn)。該方法不僅能夠保證像元級的配準(zhǔn)精度,同時還具有運(yùn)算量小、穩(wěn)健性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。 4.分析指出現(xiàn)有的圖像域亞像元級配準(zhǔn)方法實(shí)質(zhì)上都是離散搜索方法,由此帶來的配準(zhǔn)誤差無法被消除。為了解決這個問題,論文中提出了一種解析搜索的干涉SAR圖像的亞像元級配準(zhǔn)方法,該方法構(gòu)造解析的代價函數(shù),通過優(yōu)化算法在連續(xù)域內(nèi)搜索亞像元級偏移量,避免使用離散搜索方法引入的配準(zhǔn)誤差,提高了配準(zhǔn)精度,使其在插值意義上
6、達(dá)到最優(yōu)。該方法較經(jīng)典干涉SAR圖像配準(zhǔn)方法有著更高的精度。 5.系統(tǒng)研究了平地相位去除、相位濾波、相位展開和高程重建等幾個關(guān)鍵環(huán)節(jié),其中重點(diǎn)探討了相位濾波和相位展開問題。在相位濾波方面,實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)的方向窗濾波,該方法在有效降噪的同時,避免高相干性區(qū)域的圖像分辨率的降低。在相位展開方面,介紹了一種合成相位展開方法,該方法利用枝切法在較高質(zhì)量區(qū)域的展開相位精度高、最小二乘法在較低質(zhì)量區(qū)域穩(wěn)健性強(qiáng)的特點(diǎn),從較高質(zhì)量區(qū)域向較低質(zhì)量區(qū)域
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