基于相位闭合环改正InSAR解缠错误的方法及装置与流程

本发明涉及一种基于相位闭合环改正insar解缠错误的方法及装置，属于合成孔径雷达干涉测量。

背景技术：

1、合成孔径雷达(sar)具有全天时、全天候观测及穿透能力强等特点，在遥感领域发挥着重要作用。合成孔径雷达干涉测量(insar)作为一种强大的大地测量技术，可以从空间直接获取大范围、高精度的地表高程信息和形变信息。随着时序insar技术的发展，监测精度可达到毫米级，监测点的分布却远远大于水准点，并且蕴含丰富的地表形变信息。其中,相位解缠是insar数据处理中的重要环节，正确解缠是恢复绝对相位以至精确反演地表形变的关键。

2、为保证得到更真实的绝对相位差，国内外学者提出多种相位解缠算法，大致可以分为三类：(1)基于路径跟踪的算法，典型的有goldstein枝切法、质量图法、掩膜法等，是通过选择合适的积分路径，以对相邻像元相位梯度进行积分的方式实现相位解缠；(2)基于最小范数的算法，如最小二乘，是通过最小化缠绕相位梯度与真实相位梯度差异的方式实现相位解缠；(3)基于网络理论的网络费用流，是将相位解缠问题转换成计算最小成本网络流问题，通过最小化解缠相位和缠绕相位离散偏导数之差，来限制低质量区域相位误差传递，从而求取全局最优解。然后现有方法并没有完全解决相位解缠问题，在低相干或相位密集地区仍然会出现解缠错误。

3、国内外学者针对相位解缠后出现的解缠错误提出改正算法，其中较常见的是基于三幅干涉图的相位闭合环判断是否存在相位解缠错误，并探测错误的干涉图并将其改正。张云军等人在空间上估计桥接的两个区域之间的整周相位偏移进行校正，时间上通过l1范数正则化计算一次性改正所有干涉图解缠错误的相位。该方法能有效的解决部分相位解缠错误，但易将其他干涉图的解缠错误传递给正确的干涉图。a.benoit等人提出的方法则是利用闭合相位残差值，将解缠错误区域与参考区域区分开来，来进行相位解缠错误改正。但该方法对于两幅干涉图解缠错误在闭合相位运算中相消时，无法改正解缠错误，并形成新的相位不一致。因此，虽然目前相位解缠的方法有很多，但都不能完全避免解缠误差。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提出了一种基于相位闭合环改正insar解缠错误的方法及装置，能够更加快速有效的改正相位解缠错误问题。

2、本发明为解决其技术问题所采取的技术方案是：

3、第一方面，本发明实施例提供的一种基于相位闭合环改正insar解缠错误的方法，包括如下步骤：

4、步骤1，生成监测区多幅小基线差分干涉图并进行相位解缠；

5、步骤2，构建差分干涉图闭合环，并计算每组闭合相位残差的2π整数倍；

6、步骤3，依概率预测出干涉图相位解缠错误区域；

7、步骤4，根据干涉图所预测出的错误区域信息及闭合环相位残差信息，对解缠干涉图进行改正；

8、步骤5，通过迭代的方式，重复步骤2-4，直到干涉图中的所有解缠错误都改正完为止。作为本实施例一种可能的实现方式，所述步骤2包括：

9、将时空基线图上三角闭合相连的三幅影像，生成三幅干涉图，并组成闭合环，获得若干闭合环；

10、根据式(1)、式(2)和式(3)计算出闭合相位残差的2π整数倍：

11、

12、

13、

14、式中，表示为缠绕闭合相位，表示为解缠闭合相位，表示为闭合相位残差的2π整数倍，分别为三幅sar影像si、sj、sk两两差分生成三幅干涉图对应的缠绕相位，表示为三幅干涉图对应的解缠相位。

15、作为本实施例一种可能的实现方式，在步骤2中，如果组成闭合环的三幅干涉图不存在相位解缠错误，则

16、作为本实施例一种可能的实现方式，在步骤2中，对于低相干区域，根据平均幅度和相干系数阈值对干涉图进行掩膜处理。

17、作为本实施例一种可能的实现方式，所述步骤3包括：

18、通过计算残差值非零的闭合环数目占比，初步预测出相位解缠错误区域；

19、根据式(4)计算，如果干涉图某像素位置上残差值非零的闭合环数大于其组成闭合环总环数的1/2，则初步预测该像素位置存在解缠错误；

20、

21、式中，n表示干涉图残差值非零的闭合环数占其所参与组成的闭合环总数的比例，aerror表示残差值非零的闭合环数，atotal表示该干涉图所参与组成的闭合环总数。

22、作为本实施例一种可能的实现方式，在步骤3中，每个干涉图均会生成一个预测结果，即错误预测图。

23、作为本实施例一种可能的实现方式，所述步骤4包括：

24、对每一幅错误预测图进行分块处理，将连通的非零像素作为一个块状区域，代表一个解缠错误区域；

25、对于一幅干涉图对应的错误预测图的某一个块状区域，若存在一个闭合环，其余两幅干涉图的错误预测图在该区域无解缠错误，且其闭合相位残差值不为零，则此区域是由当前干涉图的解缠错误所致；

26、将该区域的闭合相位残差相反数作为改正值，改正当前干涉图的解缠错误。

27、第二方面，本发明实施例提供的一种基于相位闭合环改正insar解缠错误的装置，包括：

28、解缠干涉图获取模块，用于生成监测区多幅小基线差分干涉图并进行相位解缠；

29、闭合相位计算模块，用于构建差分干涉图闭合环，并计算每组闭合相位残差的2π整数倍；

30、预测解缠错误模块，用于依概率预测出干涉图相位解缠错误区域；

31、改正解缠错误模块，用于根据干涉图所预测出的错误区域信息及闭合环相位残差信息，对解缠干涉图进行改正；

32、迭代改正错误模块，用于通过迭代的方式，重复对解缠干涉图进行改正操作，直到干涉图中的所有解缠错误都改正完为止。

33、第三方面，本发明实施例提供的一种计算机设备，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当所述计算机设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述处理器执行所述机器可读指令，以实现如上任一所述的基于相位闭合环改正insar解缠错误的方法。

34、第四方面，本发明实施例提供的一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行如上任一所述的基于相位闭合环改正insar解缠错误的方法。

35、本发明实施例的技术方案所产生的有益效果如下：

36、本发明实施例的技术方案的一种基于相位闭合环改正insar解缠错误的方法，包括如下步骤：步骤1，生成监测区多幅小基线差分干涉图并进行相位解缠；步骤2，构建差分干涉图闭合环，并计算每组闭合相位残差的2π整数倍；步骤3，依概率预测出干涉图相位解缠错误区域；步骤4，根据干涉图所预测出的错误区域信息及闭合环相位残差信息，对解缠干涉图进行改正；步骤5，通过迭代的方式，重复步骤2-4，直到干涉图中的所有解缠错误都改正完为止。本发明提出了一种基于相位闭合环改正insar解缠错误的算法，可有效地探测并改正相位解缠错误，特别是对于解缠错误在闭合相位残差运算中被抵消的情况，因为干涉图的解缠错误在一次次的迭代过程中，其在参与组成闭合相位中显现出错误的比例会逐步增加，进而达到要求被改正。本发明通过对相位解缠错误的干涉图进行改正，消除了解缠错误对相位信息的影响，获取了高精度的绝对相位，从而有利于得到更加精确的地表形变监测结果。

37、本发明实施例的技术方案的一种基于相位闭合环改正insar解缠错误的装置与上述基于相位闭合环改正insar解缠错误的方法具有同样的有益效果。