一种多通道InSAR干涉相位融合估计方法与流程

本发明涉及合成孔径雷达干涉处理，尤其涉及一种多通道insar干涉相位融合估计方法。

背景技术：

1、合成孔径雷达(sar)系统是一种通过微波实现对地主动观测的遥感探测技术。由于微波具有较强的穿透特性，该技术不受光照和气候条件的限制，能够实现全天时、全天候对地观测，且具有穿透地表和植被的能力，从而获取地表地形信息的特性。而干涉合成孔径雷达(insar)技术则基于单视sar复图像对提取的干涉相位，通过一系列数据处理，反演得到地表的三维信息，其中最重要的就是获取全球高精度数字高程模型(digital elevationmodel，dem)。鉴于以上优点，该技术已经发展成为一种极具研究和应用价值的微波遥感技术，极大地拓展了微波遥感的应用领域，具体包括地表形变探测、资源调查、生物量反演、交通监测、动目标检测、灾害预警和冰川运动研究等。

2、传统的单通道insar技术利用单一通道的单视sar主辅复图像对进行配准并进行复图像干涉处理，然后提取缠绕干涉相位进行滤波和解缠处理，最后利用sar的几何关系反演地表高程信息。其中，干涉相位解缠直接影响最终的高程反演精度。传统的单通道干涉相位解缠算法主要分为两类，一类是路径跟踪算法，这类算法以枝切法、质量图法为代表，通过在积分路径中设置枝切线或优先级来避开低相关区域，这些方法在很大程度上依赖于不同的干涉相位质量图；另一类是全局优化算法，其基本思想是将干涉相位解缠问题转化为数学上的最小范数问题，通过最小化无模糊与模糊干涉相位梯度之间的平方差，寻求全局最优解缠结果，但该类算法容易将误差传播到整个图像。

3、随着sar系统的不断发展，insar技术也从单通道模式向多通道模式发展。在地形复杂区域，干涉相位噪声比较严重，干涉条纹相对比较密集，常常导致解缠失败。多通道insar技术可以获取同一场景不同通道条件下的单视sar主辅复图像对进行处理，能够获得更多的观测信息，利用多通道数据冗余信息补偿，可以有效克服单通道insar系统的不足。

4、现有的多通道insar相位解缠技术主要有以下几类，第一类是基于干涉相位概率统计特性的多通道最大似然相位估计算法，其原理为利用不同通道干涉相位的概率密度函数，对多通道缠绕干涉相位直接进行无模糊干涉相位估计，该算法对噪声的鲁棒性差，在低相关区域的解缠效果不佳；第二类是基于组合迭代的解缠算法，其原理为利用低频或短基线干涉相位来估计高频或长基线干涉相位的模糊数，该算法相位主值仅由最高频率确定，因而无法提高相位估计精度；第三类是基于中国余数定理的解缠算法，其原理是利用波长比构造两两互素的模数比，从而得到同余方程组，将多通道insar相位解缠问题转化为整数域内的同余方程组的求解问题，该算法同样受噪声影响严重，解缠精度低。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种多通道insar干涉相位融合估计方法，用以解决现有的解缠精度低，简化计算过程的问题。

2、本发明的一个实施例提供了一种……方法，包括：

3、对多个通道的insar图像进行预处理，得到多个通道的主辅复图像干涉相位；

4、采用控制点信息分别拟合多个通道的参考平面干涉相位；

5、将每个通道的单视sar主辅复图像干涉相位分别与同一通道的参考平面干涉相位作差，得到多个通道的残余干涉相位；

6、对多个通道的残余干涉相位分别进行滤波、解缠处理，得到多个通道的绝对干涉相位；

7、基于所述绝对干涉相位的线性融合模型，计算最优权值；

8、基于最优权值，计算参考融合干涉相位和参考绝对干涉相位。

9、在一实施方式中，计算最优权值包括：

10、基于加性噪声模型，构建绝对干涉相位的观测方程；

11、基于绝对干涉相位、比例因子和多视视数，构建参考通道估计相位的线性融合模型；

12、基于多通道相位噪声独立和均方误差最小原则，计算最优权值。

13、在一实施方式中，绝对干涉相位的观测方程公式为：

14、

15、其中，n表示通道数，φl表示参考通道真实相位，多通道的绝对干涉相位分别为φ1,...,φn，ξ1,...,ξn表示比例因子，φ1,0，φ2,0，…，φn，0为多通道各自真实解缠相位，n1，n2，…，nn表示各个通道解缠相位与真值的误差，即相位噪声，均值为0。

16、在一实施方式中，参考通道估计相位的线性融合模型公式为：

17、且

18、其中，表示参考通道估计相位，φ1，φ2，…，φn表示多通道的绝对干涉相位，参考通道估计相位可表示为φ1，φ2，…，φn的线性组合，l表示多视视数。

19、在一实施方式中，最优权值mi需要满足：

20、且

21、

22、其中，mi表示最优权值，表示参考通道估计相位，φl表示参考通道真实相位，l表示多视视数，j表示估计误差的均方值。

23、在一实施方式中，计算参考融合干涉相位和参考绝对干涉相位包括：

24、基于最优权值，计算参考融合干涉相位；

25、将参考融合干涉相位与参考平面干涉相位求和，得到参考绝对干涉相位。

26、本发明实施例提供的一种多通道insar干涉相位融合估计方法，通过构建参考通道融合估计干涉相位的线性融合模型，并基于不同通道干涉相位噪声相互独立和均方误差最小原则，得到对应的最优线性融合权值，从而将精度高的低频干涉相位和对细节信息敏感的高频干涉相位进行融合，实现多波段干涉相位信息互补，最终获得更高精度和鲁棒性的高频融合估计相位，具体表现为跳变点个数从119减少到45，干涉相位误差均值和干涉相位误差标准差显著降低，更加接近参考通道真实干涉相位φl。因此，本发明实施例提出的一种基于最优权值的多通道insar相位融合估计方法具有有效性。

技术特征：

1.一种多通道insar干涉相位融合估计方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的相位估计方法，其特征在于，计算最优权值包括：

3.根据权利要求2所述的相位估计方法，其特征在于，绝对干涉相位的观测方程公式为：

4.根据权利要求2所述的相位估计方法，其特征在于，参考通道估计相位的线性融合模型公式为：

5.根据权利要求2所述的相位估计方法，其特征在于，最优权值mi需要满足：

6.根据权利要求1所述的相位估计方法，其特征在于，计算参考融合干涉相位和参考绝对干涉相位包括：

技术总结
本发明提供一种多通道InSAR干涉相位融合估计方法，属于合成孔径雷达干涉处理技术领域。该方法包括：对多个通道的InSAR图像进行预处理，得到多个通道的主辅复图像干涉相位；采用控制点信息分别拟合多个通道的参考平面干涉相位；将每个通道的单视SAR主辅复图像干涉相位分别与同一通道的参考平面干涉相位作差，得到多个通道的残余干涉相位；对多个通道的残余干涉相位分别进行滤波、解缠处理，得到多个通道的绝对干涉相位；基于所述绝对干涉相位的线性融合模型，计算最优权值；基于最优权值，计算参考融合干涉相位和参考绝对干涉相位。本发明的方法，提高了干涉相位估计精度和干涉相位解缠成功率，噪声的鲁棒性更好。

技术研发人员：杨建鸿,陈叔波,刘向华
受保护的技术使用者：珠海市颢腾智胜科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11