一种多基线干涉合成孔径雷达三维重建方法
【专利摘要】本发明涉及一种多基线干涉合成孔径雷达三维重建方法，该方法从多个干涉相位直接计算三维坐标，其过程包括以下步骤：（1）获取测区的航空合成孔径雷达单视复数据和POS观测值，或航天合成孔径雷达单视复数据和轨道、姿态观测值，以及雷达中心频率；（2）生成同一区域若干干涉条纹图；（3）干涉图配准，选择一幅干涉图作为基准，其余的干涉图以其为参考进行配准；（4）建立多基线三维重建模型；（5）选择合适初值进行迭代求解；（6）根据求解后的三维坐标提取高程信息或进行地理编码。所述方法能够避免干涉相位解缠，减弱偶然误差，提高获取DEM的精度，提供的方案可以在复杂地形地表三维重建中起到重要的作用，具有较佳的技术效果。
【专利说明】一种多基线干涉合成孔径雷达三维重建方法
【技术领域】
[0001]本发明属于遥感影像的数字摄影测量领域，特别涉及合成孔径雷达干涉测量获取地表二维信息。
【背景技术】
[0002]合成孔径雷达干涉测量利用覆盖同一区域的两景具有微小视角差异的单视复数据形成干涉条纹图并通过进一步处理获得目标高程或者三维坐标的技术，多基线干涉合成孔径雷达技术利用三景或以上单视复数据计算目标点的高程或三维信息。
[0003]一般来说多基线干涉SAR(合成孔径雷达)方法主要有:(I)最大似然估计(MaximumLikelihood Estimation, MLE)方法,根据基线长度的比例关系,将干涉相位的非模糊区间扩大数倍，降低相位解缠难度，但是该方法要求基线长度的比例为整数比；(2) Pascazio提出的最大似然高程估计(Maximum Likelihood Height Estimation, MLHE)和 Ferraiuolo提出的最大后验估计(Maximum A Posteriori, MAP)高程重建算法,这两种方法都是直接从多幅干涉条纹图直接估计出高程值，但是采用简化的几何模型，仅计算高程值，并且误差较大；(3)李真芳等人提出的基于联合像素模型的方法可以在有效降低干涉条纹密度的同时极大提高干涉条纹质量，该方法将不同干涉图间的干涉相位之比近似等于有效基线长度之t匕，并且在通过信号子空间和噪声子空间的估计进行滤波的时候极大的提升了干涉图的清晰度和相干系数同时损失了大量细节信息。此外，李洁提出了基于严密模型的方法，但是没有避免相位解缠。
[0004]当前的多基线干涉SAR方法大都选择电磁波波前为平面的近似模型和假定地面为平地的简化模型，获得的结果与真实值有较大差异；有些方法虽然采用严密模型但是没有避免相位解缠，无法处理复杂地形下解缠困难的区域。因此多基线干涉SAR获取精确地表三维信息仍然比较困难。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于解决现有多基线干涉SAR获取地表三维信息技术的不足，提出了一种基于三维重建模型的方法，该方法基于严密几何模型，无需相位解缠，有效克服了现有方法中基于近似模型产生较大误差的缺陷。
[0006]本发明的技术方案具体如下面所描述:一种多基线干涉合成孔径雷达三维重建方法，该方法从多个干涉相位直接计算三维坐标，包括:(I)获取测区的航空合成孔径雷达单视复数据和POS观测值，或航天合成孔径雷达单视复数据和轨道、姿态观测值，以及雷达中心频率；(2)生成同一区域若干干涉条纹图；(3)干涉图配准，选择一幅干涉图作为基准，其余的干涉图以其为参考进行配准；(4)建立多基线三维重建模型；(5)选择合适初值进行迭代求解；(6)根据求解后的三维坐标提取高程信息或进行地理编码。所述方法能够避免干涉相位解缠，减弱偶然误差，提高获取DEM的精度，提供的方案可以在复杂地形地表三维重建中起到重要的作用，具有较佳的技术效果。[0007]进一步地，优选的方法是，所述步骤(3)中，在能够配准的前提下，所选择的干涉条纹图的几何条件应该存在较大差异，如主天线的相位中心、基线长度、基线倾角和斜距，至少有一个参数有较大差距。干涉图之间的配准精度应该在一个像元以内。
[0008]进一步地，优选的方法是，所述步骤(4)中，单基线条件下单位视向量的解算在移
动坐标系下进行。移动坐标系以主天线相位中心为原点，其三个正交基?、R'和》为:
【权利要求】
1.一种多基线干涉合成孔径雷达三维重建方法，其特征在于通过同名点的多个干涉相位直接计算三维坐标，包括以下步骤:(I)获取测区的航空合成孔径雷达单视复数据和POS观测值，或航天合成孔径雷达单视复数据和轨道、姿态观测值，以及雷达中心频率；(2)生成同一区域若干干涉条纹图；(3)干涉图配准，选择一幅干涉图作为基准，其余的干涉图以其为参考进行配准；(4)建立多基线三维重建模型；(5)选择合适初值进行迭代求解；(6)根据求解后的三维坐标提取高程信息或进行地理编码。
2.根据权利要求1所述的多基线干涉SAR三维重建方法，其特征在于，所述步骤(4)中，引入绝对干涉相位整周期数参与模型建立，即使用移动坐标系和地心直角坐标系；移动坐标系以主天线相位中心为原点,其三个正交基?、翁和》为:
3.根据权利要求1所述的多基线干涉SAR三维重建方法，其特征在于:所述步骤(5)中通过同名点的多个干涉相位直接计算干涉图的干涉相位整周期数和目标的三维坐标。
【文档编号】G01S13/90GK103885059SQ201410038223
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年1月26日 优先权日:2014年1月26日
【发明者】张继贤, 花奋奋, 黄国满, 卢丽君, 赵争 申请人:中国测绘科学研究院