本发明专利技术提供一种利用POS和InSAR干涉高程数据实现SAR影像间接匹配的方法，该方法通过严密几何模型和最小二乘数字表面匹配构建待匹配SAR影像、待匹配SAR影像对应的InSAR三维数字表面模型、参考SAR影像对应的InSAR三维数字表面模型、参考影像之间的坐标转换关系，实现待匹配影像与参考影像同名点的间接匹配。该方法可用于带有POS和干涉数据的SAR影像间的匹配，能够克服地形复杂区域SAR影像尤其是机载干涉SAR影像间的几何变形和灰度差异而导致的匹配困难。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种利用POS和InSAR干涉高程数据实现SAR影像间接匹配的方法，该方法通过严密几何模型和最小二乘数字表面匹配构建待匹配SAR影像、待匹配SAR影像对应的InSAR三维数字表面模型、参考SAR影像对应的InSAR三维数字表面模型、参考影像之间的坐标转换关系，实现待匹配影像与参考影像同名点的间接匹配。该方法可用于带有POS和干涉数据的SAR影像间的匹配，能够克服地形复杂区域SAR影像尤其是机载干涉SAR影像间的几何变形和灰度差异而导致的匹配困难。【专利说明】-种SAR遥感影像匹配方法
本专利技术属于SAR遥感影像信息处理与SAR遥感测绘领域，尤其是涉及一种SAR遥 感影像匹配方法。
技术介绍
合成孔径雷达（SAR)是目前主动微波成像的主要传感器，与光学传感器相比，在 白天或黑夜，晴雨雾雪等天气条件下均能够获取有效数据，在军民领域均有着广泛的应用。 SAR传感器和成像技术的发展，为SAR在不同领域的应用提供了基础。美国利用航天飞机 作为SAR传感器载体的测图计划（SRTM)，标志着雷达遥感技术进入了H维地形测绘的新时 代。 由于SAR影像能够提供纹理信息和极化信息，InSAR(合成孔径雷达干涉测量技 术）能够提供地形信息，SAR和InSAR在中大比例尺地形测绘中日益得到重视，SAR测绘技 术也取得了重要进展，但与光学影像的测绘应用相比，还存在较大的差距。SAR影像的高精 度自动匹配是SAR影像测绘自动化应用的重要条件，也是目前阻碍SAR影像大范围测绘应 用的主要技术难点。目前，SAR影像的匹配大都继承光学影像匹配方法。 由于机载SAR很方便获取干涉数据，InSAR直接提取DEM是SAR数据测图的一大 优势，但DEM(数字高程模型）受当地地形、载机飞行稳定度等影响非常明显，即使在有控制 点的情况下，机载SAR得到的DEM整体精度值仍大于1米，局部最大误差甚至更大，严重影 响了 InSAR在大比例尺测图产业化中的应用。与InSAR提取DEM相比，立体提取DEM的精 度高于InSAR提取DEM精度，与稀少控制点SAR影像的区域网平差结合，立体的方式进行测 图是目前SAR测图一种较为稳健的方法。但立体测图目前也存在效率较低的现象，因为区 域网平差所要求的同名连接点基本还是靠手工选取。尽管机载SAR影像的不同匹配方法得 到了较广泛的研究，但自动匹配在机载SAR非干涉影像间的成功率和精度很不理想，尤其 在对向观测的机载影像之间，影像间福射和几何上的差异使匹配成功率很低，目前仍缺少 能够广泛应用的机载SAR影像匹配技术和方法。 SAR遥感影像像点坐标到地面点坐标的相互转换、InSAR高程数据的纠正在SAR数 据处理领域得到了广泛而成熟的应用，H维数字表面模型匹配在计算机视觉领域的应用也 非常广泛。将该些技术结合到一起，实现SAR影像的匹配，国内外还未有相关的方法出现。
技术实现思路
由于从不同角度拍摄获得的SAR影像灰度和几何差异非常明显，SAR影像尤其是 机载SAR影像间的匹配是机载SAR影像信息处理中的难点。本专利技术的目的是充分利用SAR 影像相关的辅助数据，建立不同影像像点坐标之间的数学转换关系，通过间接方式实现SAR 影像间的匹配，克服大基线SAR影像之间难W匹配的缺点。 本专利技术的技术方案是利用SAR影像相关的辅助数据，包括POS数据和InSAR斜距 高程数据，通过严密模型实现InSAR斜距高程数据到H维数字表面模型的转换W及H维数 字表面模型到影像的转换，通过最小二乘数字表面匹配实现不同影像对应的H维数字表面 模型间的转换参数，进而建立不同影像像点坐标之间的转换关系，实现SAR影像同名像点 间的坐标转换，并通过W下步骤实现SAR影像间的匹配： (1)利用POS数据和SAR严格几何模型，将参考影像和待匹配影像对应的InSAR干 涉高程数据，即利用POS数据和SAR严格几何模型对参考影像和待匹配影像对应的InSAR 斜距高程进行H维重建，分别转换成参考影像对应的InSAR H维数字表面模型和待匹配影 像对应的InSAR H维数字表面模型； (2)在两种数字表面模型中，选取含有高程特征明显的同一较小区域进行最小二 乘3D表面匹配，获得两个较小区域数字表面模型的转换7参数，包括平移参数dX、dY、dZ， 旋转参数《、<P、K W及缩放参数s; (3)根据对应小区域内待匹配影像的任意像点P坐标（Rp，Cp)，利用POS数据和W 该像点的InSAR干涉高程数据计算该像点坐标在待匹配影像对应的InSARH维数字表面模 型中的坐标狂P，Yp, Zp); (4)根据两种数字表面模型的转换7参数，利用H维数字表面转换模型，计算该H 维点狂P，Yp, Zp)在参考影像对应的InSAR H维数字表面模型中共辆点的位置狂。，￥。，2。）； (5)根据参考影像的POS数据，利用严密几何模型逆定位将该共辆点H维坐标 狂0, Yg,与）转换到参考影像上，获得参考影像的像点q坐标（R。，C。)，实现待匹配影像像点P 的坐标（Rp，Cp)与参考影像像点q的坐标斯，C。）的匹配。 步骤（3)至巧），简单的说，就是根据待匹配影像的像点坐标，利用POS和InSAR 高程数据计算该像点坐标在待匹配影像对应的H维数字表面模型中的坐标位置，并根据两 种数字表面模型的转换参数，计算该H维点在参考影像对应的数字表面模型上的共辆点位 置，将该共辆点H维坐标利用参考影像的POS数据和严密几何模型转换到参考影像上，获 得参考影像的同名像点坐标，实现SAR像点的间接匹配。 所述SAR影像为斜距影像，InSAR干涉高程数据为InSAR斜距干涉高程数据，SAR 严格几何模型为距离-多普勒模型。 所述POS数据为SAR影像成像运动补偿后的传感器位置、速度和姿态数据。 该方法可用于带有POS和干涉数据的SAR影像尤其是机载干涉SAR影像间的匹 配，能够克服地形复杂区域SAR影像间的几何变形和灰度差异而导致的匹配困难。 【专利附图】【附图说明】 图1是本专利技术POS数据和InSAR高程数据支持下的SAR影像间接匹配方法流程的 示意图； 图2是本专利技术的操作步骤示意图。 【具体实施方式】 本专利技术通过严格几何转换模型和最小二乘3D表面匹配模型，实现不同SAR影像间 像点坐标间的转换和同名像点间的匹配，实施流程参见附图1，通过W下步骤实现： 步骤1 ; W同样的方法获取参考SAR影像和待匹配SAR影像对应的InSAR H维数 字表面模型。即通过将POS数据中的传感器位置和速度参数转换到切面直角坐标系中，利 用影像的POS数据、InSAR干涉高程数据和严密几何模型逐点计算参考SAR影像像点对应 的H维坐标，获得影像的H维数字表面模型。其中切面直角坐标系中各物方点坐标的计算 方法为：根据像点的成像时刻内插该时刻传感器的位置、速度、姿态W及多普勒参数；根据 像点坐标从InSAR高程数据中提取该像点对应的高程数据；将传感器位置值、速度值、成像 多普勒参数值、像点对应的高程值当作已知值，利用距离一多普勒严密方程求解像点对应 的H维地面坐标值狂，Y，Z)本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种SAR遥感影像匹配的方法，其特征在于，包括下列步骤：(1)利用POS数据和SAR严格几何模型，将参考影像和待匹配影像对应的InSAR干涉高程数据，分别转换成参考影像对应的InSAR三维数字表面模型(3DDigitalSurfaceModel，DSM)和待匹配影像对应的InSAR三维数字表面模型；(2)在两种数字表面模型中，选取含有高程特征明显的同一较小区域进行最小二乘3D表面匹配，获得两个较小区域数字表面模型的转换7参数向量T，包括平移参数dX、dY、dZ，旋转参数ω、κ以及缩放参数s；(3)根据匹配区域内对应待匹配影像的任意像点p影像坐标(Rp,Cp)，利用POS数据和以该像点的InSAR干涉高程数据计算该像点在待匹配影像对应的InSAR三维数字表面模型中的三维点坐标(XP,YP,ZP)；(4)利用两种数字表面模型匹配得到的转换7参数，计算该三维点(XP,YP,ZP)在参考影像对应的三维数字表面模型中共轭点的位置(XQ,YQ,ZQ)；(5)根据参考影像的POS数据，利用严密几何模型逆定位算法将该共轭点三维坐标(XQ,YQ,ZQ)转换到参考影像上，获得参考影像的像点q的影像坐标(Rq,Cq)，实现待匹配影像像点p的坐标(Rp,Cp)与参考影像像点q的坐标(Rq,Cq)的匹配。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张继贤，程春泉，左志权，黄国满，
申请(专利权)人：中国测绘科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11
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