一种基于多时序SAR图像提取输电通道地表形变的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于多时序SAR图像提取输电通道地表形变的方法，获取同一山区输电走廊不同时间的多幅同轨道、同模式的SAR图像，首先选择一幅公共主影像，对图像进行裁剪、图像配准、平地相位去除、地形相位去除等预处理得到差分干涉图，采用PS‑InSAR技术完成对输电铁塔的识别和选取，采用SBAS‑InSAR技术完成对农田、灌木的识别和选取。在保证精度的同时提取更多的有效相干点，进行融合，去除干扰项、重复项。对融合后的高相干点集构建Delaunay三角网，之后进行相位解缠，得到高相干点的真实相位信息。并采用不同的滤波方式进行分离，得到与地表形变有关的相位分量，通过计算输出形变速率图，实现地表复杂地区输电通道地表形变的提取。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多时序SAR图像提取输电通道地表形变的方法
本专利技术属于图像处理
，更为具体地讲，涉及一种基于多时序SAR图像提取输电通道地表形变的方法。
技术介绍
中国经济社会高速发展的今天，电力需求日益增长，作为我国重要的水电输出通道，西南地区输电通道多经过地质条件恶劣，交通设施薄弱的区域。同时也是我国泥石流、滑坡等地质灾害频发的地区。因此，出于对整个电网运行稳定和安全的考虑，面向地质条件复杂且无人值守的输电通道区域，研究长时间的、快速有效的地表形变监测技术，从长远来看，有着广阔的应用前景和积极的现实意义。传统监测地表形变的手段受多种条件的限制，还存在许多不足。比如机械测量法受地形和气象条件的影响较大，连续观测能力也较差，而精密监测方法虽然精度高，却面临高成本和地形条件的限制。现代微波遥感技术，自20世纪五六十年代从对空雷达和射电天文发展而来，迄今已经从理论研究和技术突破走向全面的应用，并成为气象、海洋、环境等业务应用和地球与空间科学研究的重要数据和信息获取手段，在国民经济、社会发展、国防建设和科学研究中发挥重要作用。SAR是一种从真实孔径雷达演变而来的新型雷达系统，“合成”指的是一种可以大幅度提高空间分辨率的回波处理方法。SAR系统生成影像的方式决定了它与众不同的特性，SAR图像实际上是一些数据样点的集合，而不是利用微波进行的摄影。SAR影像的基本维度是距离向和方位向，每个像素代表了某个特定的距离和方位的微波响应。SAR干涉测量技术是一种利用SAR影像中相位与幅度信息提取地表形变信息的技术。与传统的方法相比较，使用InSAR技术对输电通道地表形变进行监测有覆盖范围广、可以全天时全天候观测、测量结果精度高、测量成本低的优势。时序InSAR技术是一种新型SAR影像处理技术，通过对SAR影像中的像素点进行筛选，去除干扰项，获得更高的解算精度，实际应用中其测量的形变精度能够达到厘米甚至毫米级别。同时，由于SAR系统独特的成像机理，在地表复杂区域，图像上会出现阴影和叠掩，增加了从中提取真实地表形变的难度，目前国内外对基于SAR影像的输电通道地表形变提取方法还有许多不足，如何利用SAR图像提取输电通道地表形变是需要解决的难题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，针对输电通道在SAR图像中的独特特征(既包含强散射体，又包含缓慢去相关散射体)，提供一种基于多时序SAR图像提取输电通道地表形变的方法，以实现地表复杂地区输电通道地表形变的提取。为实现上述专利技术目的，本专利技术基于多时序SAR图像提取输电通道地表形变的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、待处理原始图像的获取通过星载合成孔径雷达获取待处理的多幅输电通道同轨道同模式SAR图像；(2)、公共主影像的选取对获取的多幅SAR影像参数进行综合考量，选取其中一幅为公共主影像，作为以后处理的基准；(3)、图像预处理对获取的原始图像进行预处理，对原始图像进行裁剪、图像配准、平地相位去除、地形相位去除，从而得到多幅差分干涉SAR图像；(4)、高相干点的选取和融合针对输电通道不同地物目标微波散射特性的特点，采用PS-InSAR技术完成对目标区域强散射体(输电铁塔)的识别和选取，采用SBAS-InSAR技术完成对目标区域缓慢去相关散射体(农田、灌木)的识别和选取。在保证精度的同时提取更多的有效相干点。再对两个高相干点集进行融合，去除干扰项、重复项；(5)、相位解缠对高相干点集建立Delaunay三角网，之后基于三维相位解缠模型完成相位解缠，得到高相干点的真实相位信息；(6)、输出形变速率图依据相位模型，对相位解缠得到的真实相位值进行误差项的剔除，之后经过处理，输出输电通道年平均地表形变速率图。本专利技术的专利技术目的是这样实现的：本专利技术基于多时序SAR图像提取输电通道地表形变的方法，通过星载合成孔径雷达获取同一山区输电通道不同时间的多幅同轨道、同模式的SAR图像，首先基于一个综合的评定标准，选择一幅公共主影像，然后以公共主影像为基准对图像进行裁剪、图像配准、平地相位去除、地形相位去除等预处理得到差分干涉图集。针对输电通道不同地物目标微波散射特性的特点，采用PS-InSAR技术完成对目标区域强散射体(输电铁塔)的识别和选取，采用SBAS-InSAR技术完成对目标区域缓慢去相关散射体(农田、灌木)的识别和选取。在保证精度的同时提取更多的有效相干点。再对两个高相干点集进行融合，去除干扰项、重复项。对融合后的高相干点集构建Delaunay三角网，之后进行相位解缠，得到高相干点的真实相位信息。这里差分相位具有时间和空间上离散分布的特点，因此将相位解缠分为两步进行，先进行时间域内的相位解缠，然后进行空间域内的相位解缠。相位解缠后的相位信息由多部分构成，这里以时间空间相干性为依据对相位中各个成分进行分类，并采用不同的滤波方式进行分离，得到与地表形变有关的相位分量，通过计算输出形变速率图。附图说明图1是本专利技术基于多时序SAR图像提取输电通道地表形变的方法一种具体实施方式流程图；图2是经过滤波处理后输出的轨道误差相位；图3是经过滤波处理后输出的空间相关性的DEM误差；图4是经过滤波处理后输出的主影像大气和轨道误差；图5是经过计算后最终输出的年平均沉降速率图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本专利技术。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本专利技术的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。图1是本专利技术基于多时序SAR图像提取输电通道地表形变的方法一种具体实施方式流程图。在本实施例中，如图1所示，本专利技术基于多时序SAR图像提取输电通道地表形变的方法包括：S1、待处理原始图像的获取在具体实施过程中，可以通过星载合成孔径雷达获取同一山区输电通道不同时间的多幅同轨道、同模式的SAR图像。在本实施例中，原始图像星载卫星TerraSARX波段的高分辨率SAR影像。S2、公共主影像的选取出于使差分干涉图集的相干性之和最大化的目的，对时间基线、空间基线、多普勒中心频率差、热噪声进行综合评价，选取最优的公共主影像。在本实施例中，对高分辨率SAR影像，利用现有的商务软件分别计算原始图像的相关指数，选取其中的最佳公共主影像。S3、图像预处理对获取的原始图像进行预处理，以公共主影像为基准对原始图像进行裁剪、图像配准、平地相位去除、地形相位去除，从而得到多幅差分干涉SAR图像。S4、高相干点的选取和融合针对输电通道不同地物目标微波散射特性的特点，采用PS-InSAR技术完成对目标区域强散射体(输电铁塔)的识别和选取，采用SBAS-InSAR技术完成对目标区域缓慢去相关散射体(农田、灌木)的识别和选取。在保证精度的同时提取更多的有效相干点。再对两个高相干点集进行融合，去除干扰项、重复项。在本实例中，根据图像分辨率与目标区域地形特点，在迭代计算中将滤波窗口设为16x16，。S5、相位解缠对高相干点集建立Delaunay三角网，之后基于三维相位解缠模型完成相位解缠，得到高相干点的真实相位信息。在本实例中，根据相位解缠与图像分辨率关系，相位解缠滤波窗口设为20x20，重采样网格设为50x50。S6、输出形变速率图依据相位模型，采用不同的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多时序SAR图像提取输电通道地表形变的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、待处理原始图像的获取通过星载合成孔径雷达获取待处理的多幅输电走廊同轨道同模式SAR图像；(2)、公共主影像的选取对获取的多幅SAR影像参数进行综合考量，选取其中一幅为公共主影像，作为以后处理的基准；(3)、图像预处理对获取的原始图像进行预处理，对原始图像进行裁剪、图像配准、平地相位去除、地形相位去除，从而得到多幅差分干涉SAR图像；(4)、高相干点的选取和融合针对输电走廊不同地物目标微波散射特性的特点，采用PS‑InSAR技术完成对目标区域强散射体(输电铁塔)的识别和选取，采用SBAS‑InSAR技术完成对目标区域缓慢去相关散射体(农田、灌木)的识别和选取；在保证精度的同时提取更多的有效相干点，再对两个高相干点集进行融合，去除干扰项、重复项；(5)、相位解缠对高相干点集建立Delaunay三角网，之后基于三维相位解缠模型完成相位解缠，得到高相干点的真实相位信息；(6)、输出形变速率图依据相位模型，对相位解缠得到的真实相位值进行误差项的剔除，之后经过处理，输出输电走廊年平均地表形变速率图。

【技术特征摘要】
1.一种基于多时序SAR图像提取输电通道地表形变的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、待处理原始图像的获取通过星载合成孔径雷达获取待处理的多幅输电走廊同轨道同模式SAR图像；(2)、公共主影像的选取对获取的多幅SAR影像参数进行综合考量，选取其中一幅为公共主影像，作为以后处理的基准；(3)、图像预处理对获取的原始图像进行预处理，对原始图像进行裁剪、图像配准、平地相位去除、地形相位去除，从而得到多幅差分干涉SAR图像；(4)、高相干点的选取和融合针对输电走廊不同地物目标微波散射特性的特点，采用PS-InSAR技术完成对目标区域强散射体(输电铁塔)的识别和选取，采用SBAS-InSAR技术完成对目标区域缓慢去相关散射体(农田、灌木)的识别和选取；在保证精度的同时提取更多的有效相干点，再对两个高相干点集进行融合，去除干扰项、重复项；(5)、相位解缠对高相干点集建立Delaunay三角网，之后基于三维相位解缠模型完成相位解缠，得到高相干点的真实相位信息；(6)、输出形变速率图依据相位模型，对相位解缠得到的真实相位值进行误差项的剔除，之后经过处理，输出输电走廊年平均地表形变速率图。2.权利要求1所述的基于多时序SAR图像提取输电通道地表形变的方法，其特征在于，主影像的选取方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈彦，苏少春，龚奕宇，范松海，刘小江，陈云坪，
申请(专利权)人：电子科技大学，国网四川省电力公司电力科学研究院，国网四川省电力公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：四川,51