基於相關加權聯合子空間投影的InSAR幹涉相位估計方法
2023-08-06 12:40:56 4
專利名稱：基於相關加權聯合子空間投影的InSAR幹涉相位估計方法
技術領域：
本發明屬於雷達探測技術領域，特別是涉及一種基於相關加權聯合子空間投影的 MSAR幹涉相位估計方法，其可以在合成孔徑雷達SAR圖像配準精度很差的條件下準確地估計出相應像素間的幹涉相位。
背景技術：
幹涉合成孔徑雷達hSAR是一種獲取地面數字高程圖的重要遙感技術。hSAR技術中的三大關鍵處理步驟是SAR圖像配準、幹涉相位估計即幹涉相位噪聲濾波和相位展開。若圖像配準的精度較差，將使後面的相位展開難以獲得令人滿意的結果。因為傳統的相位展開方法，例如枝切法、區域增長法和最小二乘LS算法的性能受圖像配準精度的影響很大，都要求圖像配準的精度達到1/10 1/100個分辨單元，否則將會嚴重影響相位展開的性能。然而，對於相干性較低和不同幾何形變的兩幅圖像，精確配準會存在困難。因此， 研究對圖像配準誤差具有強穩健的幹涉相位估計方法具有重要的實用價值。目前，對圖像配準誤差穩健的幹涉相位估計方法主要有以下幾種1.李真芳等人在2006年的IEEE Trans. On GRS上發表的文章 《ImageAuto-Coregistration and InSAR Interferogram Estimation Using Joint Subspace Projection))中，採用了相鄰像素的相干信息和空間投影技術，雖然該方法可以在存在配準誤差時獲得滿意的幹涉相位估計結果，但是在估計幹涉相位時首先要確定噪聲子空間維數，若噪聲子空間維數估計不準，必定影響幹涉相位的估計結果。2.李海等人在2007年電子學報第三期上發表的文章《hSAR自適應圖像配準的幹涉相位估計方法》中，提出了基於加權聯合單像素模型的幹涉相位估計方法，雖然在估計幹涉相位時不需要確定噪聲子空間維數，但是在估計幹涉相位時需要首先確定配準誤差方向，並且確定最優權值時需要搜索，因此計算量較大。
發明內容
為了解決上述問題，本發明的目的在於提供一種基於相關加權聯合子空間投影的 MSAR幹涉相位估計方法，以解決在SAR圖像配準精度很差條件下無法準確估計出相應像素間的幹涉相位問題。為了達到上述目的，本發明提供的基於相關加權聯合子空間投影的MSAR幹涉相位估計方法包括按順序進行的下列步驟1)用傳統的相關法以主圖像作為參考對副圖像進行粗配準，得到粗配準圖像；2)利用主圖像和粗配準圖像構造相關加權觀測矢量；3)計算相關加權聯合協方差矩陣和加權聯合相關函數矩陣；4)計算噪聲子空間和信號子空間；5)用噪聲子空間投影來構造代價函數，並通過代價函數估計幹涉相位。在步驟2~)中，所述的構造相關加權觀測矢量的方法是
a.分別計算主圖像中像素a與粗配準圖像中像素m的相關係數
權利要求
1.一種基於相關加權聯合子空間投影的^SAR幹涉相位估計方法，其特徵在於所述的^SAR幹涉相位估計方法包括按順序進行的下列步驟1)用傳統的相關法以主圖像作為參考對副圖像進行粗配準，得到粗配準圖像；2)利用主圖像和粗配準圖像構造相關加權觀測矢量；3)計算相關加權聯合協方差矩陣和加權聯合相關函數矩陣；4)計算噪聲子空間和信號子空間；5)用噪聲子空間投影來構造代價函數，並通過代價函數估計幹涉相位。
2.根據權利要求1所述的基於相關加權聯合子空間投影的^SAR幹涉相位估計方法， 其特徵在於在步驟2)中，所述的構造相關加權觀測矢量的方法是a.分別計算主圖像中像素a與粗配準圖像中像素m的相關係數
3.根據權利要求1所述的基於相關加權聯合子空間投影的^SAR幹涉相位估計方法， 其特徵在於在步驟3)中，所述的相關加權聯合協方差矩陣用下式得出 Cjs (i, w) = E{js(i, w) jsH(i, w)} 所述的加權聯合相關函數矩陣用下式得出
4.根據權利要求1所述的基於相關加權聯合子空間投影的^SAR幹涉相位估計方法， 其特徵在於在步驟4)中，所述的噪聲子空間是由相關加權聯合協方差矩陣C>(i，w)(維數為8X8)的小特徵值所對應的特徵矢量構成；信號子空間是由對加權聯合相關函數矩陣 Rjs(i,w)進行特徵值分解而獲得的大特徵值矢量Pg (k= 1，2，3，4)和導向矢量的Hadamard 積所構成。
5.根據權利要求1所述的基於相關加權聯合子空間投影的^SAR幹涉相位估計方法， 其特徵在於在步驟幻中，所述的幹涉相位估計方法為用噪聲子空間投影來構造代價函數k 二1 / 二1式中3夥.)=[1,一,1,一,W,一f為導向矢量，(^i的取值範圍是[_π，π]，上面的代價函數達到最小值時所對應的幹涉相位( 即為幹涉相位估計結果。
全文摘要
一種基於相關加權聯合子空間投影的InSAR幹涉相位估計方法。其包括用傳統的相關法以主圖像作為參考對副圖像進行粗配準，得到粗配準圖像；利用主圖像和粗配準圖像構造相關加權觀測矢量；計算相關加權聯合協方差矩陣和加權聯合相關函數矩陣；計算噪聲子空間和信號子空間；用噪聲子空間投影來構造代價函數，並通過代價函數估計幹涉相位。本發明提供的基於相關加權聯合子空間投影的InSAR幹涉相位估計方法可用於在合成孔徑雷達SAR圖像配準精度很差的條件下對其相應像素間的幹涉相位進行準確地估計。
文檔編號G01S7/36GK102565798SQ20121000341
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月9日 優先權日2012年1月9日
發明者吳仁彪, 李海, 賈瓊瓊 申請人:中國民航大學