本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種用于干涉合成孔徑雷達(dá)圖像精配準(zhǔn)的快速相干系數(shù)法，其包括以下步驟：步驟1)讀入經(jīng)過粗配準(zhǔn)達(dá)到像素級精度的干涉合成孔徑雷達(dá)圖像對；步驟2)進(jìn)行圖像預(yù)處理，將讀入的圖像對劃分為若干子圖像對，并對每組子圖像對進(jìn)行去均值化，使得每幅子圖像的均值為零；步驟3)解優(yōu)化問題估計亞像素級圖像偏移量并建立點對應(yīng)；步驟4)反演圖像間的幾何扭曲函數(shù)，對輔圖像進(jìn)行坐標(biāo)變換。本發(fā)明專利技術(shù)將傳統(tǒng)相干系數(shù)法中的偏移量搜索問題轉(zhuǎn)化為一個多變量非線性優(yōu)化問題，可以在不對圖像進(jìn)行任何過采樣處理的情況下精確估計出圖像間的亞像素級偏移量，具有速度快，精度高等優(yōu)點。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及雷達(dá)信號處理領(lǐng)域，特別涉及一種用于干涉合成孔徑雷達(dá)圖像精配準(zhǔn)的快速相干系數(shù)法。
技術(shù)介紹
干涉合成孔徑雷達(dá)(InterferometricSynthetic Aperture Radar, InSAR)是一種有效的雷達(dá)成像體制，其已被廣泛用于數(shù)字高程反演(P.A. Rosen，S. Hensley,I.R. Joughin, F. K. Li, S. N. Madsen, E. Rodriquez and R. M. Goldstein, “SyntheticAperture Radar Interferometry, ” Proc. IEEE, vol. 88, no. 3, pp. 333-382, Mar. 2000)和地表變形測量(D. Massonnet,K. Feigl,M. Rossi and F. Adragna,“Radar InterferometricMapping of Deformation in the Year after the Landers Earthquake,，，Nature,vol. 369, pp. 227-230, May 1994)等領(lǐng)域。為了獲得干涉相位，InSAR通過同一平臺上的兩個天線或者同一個天線在不同的幾何位置對目標(biāo)的散射回波進(jìn)行測量。由于兩次測量幾何不同，導(dǎo)致獲得的兩幅圖像(即圖像對)之間存在一定的幾何扭曲。圖像配準(zhǔn)就是求取圖像間的幾何扭曲函數(shù)，使得兩幅圖像在幾何上精確對準(zhǔn)。對于相對平坦區(qū)域的短基線干涉圖像對，其幾何扭曲函數(shù)常用低階多項式來描述(D. 0. Nitti, R. F. Hanssen, A. Refice, F. Bovenga and R. Nutricato, “Impact ofDEM-Assisted Coregistration on High-Resolution SAR Interferometry,，，IEEE Trans.Geosci. Remote Sens.，vol. 49, no. 3, pp. 1127-1143, Mar. 2011)。四參數(shù)多項式模型(例如相似變換)，六參數(shù)多項式模型(仿射變換)和十二參數(shù)多項式模型(二階多項式)等為經(jīng)常使用的多項式模型(Z. Li and J. Bethel, “Image Coregistration in SARInterferometry,，，in Proc.Int.Archives of Photogrammetry, Remote Sensing andSpatial Information Sciences, Beijing,2008,pp.433-438)。對于大起伏區(qū)域和大基線干涉情況，目標(biāo)高程引起的幾何扭曲將不能被忽視(E.Sansosti, P.Berardino, M. Manunta, F.Serafino and G. Fornaro, “Geometrical SARImage Registration,，，IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. , vol. 44, no. 10, pp. 2861-2870,Oct. 2006)，低階多項式關(guān)系將無法精確描述，在本申請中也不予以考慮。為了反演幾何扭曲函數(shù)，一種常用的方法是在圖像間構(gòu)建一系列點對應(yīng)(tiepoint correspondences),通過對點對應(yīng)的位置進(jìn)行最小二乘擬合估計出多項式參數(shù)。點對應(yīng)可以通過將原始圖像對劃分為若干組子圖像對，估計出每組子圖像對間的精確偏移量來構(gòu)建。為了實現(xiàn)高精度配準(zhǔn)以降低反演誤差，InSAR圖像配準(zhǔn)精度必須優(yōu)于十分之一個像素(G. Krieger,K. P. Papathanassiou and S. R. CloudeZiSpaceborne Polarimetric SARInterferometry !Performance Analysis and Mission Concepts,，，EURASIP J. App. Sig.Pr，vol. 2005，no. 20，pp. 3272-3292，2005)，這意味著估計出的偏移量精度至少優(yōu)于十分之一個像素。傳統(tǒng)的相干系數(shù)法(F.K. Li and R. Μ· Goldstein, “Studies of MultibaselineSpaceborne Interferometric Synthetic Aperture Radars,^IEEE Trans. Geosci. RemoteSens. , vol. 28, no. I, pp. 88-97, Jan. 1990)通過以下兩種方法來估計圖像間的亞像素級偏移量(Z. Li and J. Bethel, “Image Coregistration in SAR Interferometry,，，inProc. Int. Archives of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial InformationSciences, Beijing,2008,pp.433-438) 過米樣干涉圖像對(G. Ruf ino, A. Moccia and S. Esposito, “DEM Generationby Means of ERS Tandem Data,，，IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. , vol. 36, no. 6,PP. 1905-1912，Nov. 1998)。即對原始圖像對進(jìn)行過采樣，搜索使過采樣后的圖像對具有最大相干性的偏移量。 過米樣相干系數(shù)(F. K. Li and R. Μ· Goldstein, “Studies of MultibaselineSpaceborne Interferometric Synthetic Aperture Radars,，’IEEE Trans. Geosci. RemoteSens. , vol. 28，no. I, pp. 88-97, Jan. 1990)。即插值粗配準(zhǔn)得到的相干系數(shù)以獲得亞像素偏移量。對于上述兩種方法，偏移量估計精度完全取決于過采樣率。為了獲得高精度配準(zhǔn)，過采樣率就必須增大，由此導(dǎo)致的計算復(fù)雜度將增加。因此，設(shè)計出一種快速的、無需過采樣的高精度圖像配準(zhǔn)算法是InSAR信號處理及應(yīng)用領(lǐng)域一個亟需解決的問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于，提供一種用于干涉合成孔徑雷達(dá)圖像精配準(zhǔn)的快速相干系數(shù)法，以解決現(xiàn)有的配準(zhǔn)算法所存在的不足。為了估計InSAR圖像間的幾何扭曲函數(shù)，通常需要建立一系列的點對應(yīng)。這可以通過將原始圖像對劃分為若干子圖像對，估計出每組子圖像對間的亞像素級偏移量實現(xiàn)。傳統(tǒng)的相干系數(shù)法在實現(xiàn)精配準(zhǔn)時精度受限，且計算量大。為了克服這些缺點，本專利技術(shù)的技術(shù)方案提出一種用于InSAR圖像精配準(zhǔn)的快速相干系數(shù)法，該方法只考慮相對平坦區(qū)域的小基線干涉情況，基于雙線性插值算法，其為圖像處理領(lǐng)域最常用的插值算法，可以實現(xiàn)精度和計算復(fù)雜度間的最佳折中(B. Zitova and J. Flusser,“Image Registration Metho本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
一種用于干涉合成孔徑雷達(dá)圖像精配準(zhǔn)的快速相干系數(shù)法，其包括以下步驟：步驟1)：讀入經(jīng)過粗配準(zhǔn)達(dá)到像素級精度的干涉合成孔徑雷達(dá)圖像對；步驟2)：進(jìn)行圖像預(yù)處理，將讀入的圖像對劃分為若干子圖像對，并對每組子圖像對進(jìn)行去均值化，使得每幅子圖像的均值為零；步驟3)：解優(yōu)化問題估計亞像素級圖像偏移量并建立點對應(yīng)；步驟4)：反演圖像間的幾何扭曲函數(shù)，對輔圖像進(jìn)行坐標(biāo)變換。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李東，張云華，張祥坤，
申請(專利權(quán))人：中國科學(xué)院空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心，
類型：發(fā)明
國別省市：
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