一种干涉合成孔径声纳的缠绕相位提取方法技术

本发明专利技术涉及干涉合成孔径声纳信号技术领域，尤其涉及一种干涉合成孔径声纳的缠绕相位提取方法，包括：以主图像的任意像素点为中心像素点，截取预设尺寸的主窗口；获取辅窗口在距离向相对于主窗口的局部偏移量的最大值，基于偏移量的不同计算各辅窗口的尺寸并获取辅图像；计算辅窗口对应的辅图像与主窗口对应的主图像在不同偏移量上的复相干系数；以复相干系数的幅度最大值所对应的偏移量作为主图像和辅图像组成的复图像的初始匹配位置；计算所述主窗口中心像素点的缠绕相位估计值。本发明专利技术提供的方法，利用相干法在局部窗口进行缠绕相位的估计，避免经典复图像配准全局拟合法存在的相互影响，避免缠绕相位产生显著误差。避免缠绕相位产生显著误差。避免缠绕相位产生显著误差。

【技术实现步骤摘要】
一种干涉合成孔径声纳的缠绕相位提取方法


[0001]本专利技术涉及干涉合成孔径声纳信号
，尤其涉及一种干涉合成孔径声纳的缠绕相位提取方法。

技术介绍

[0002]干涉合成孔径声纳(interferometric synthetic aperture sonar,InSAS)与干涉合成孔径雷达(interferometric synthetic aperture radar,InSAR)原理相同，都是利用合成孔径原理获得二维高分辨图像，然后利用干涉原理反演出成像区域高程信息。
[0003]目前，高程重建主要有时延法和相位法两种方法。其中，时延法推算高程原理简单，但这种方法的距离差估计精度有限，采用大的估计窗口则会带来计算量的急剧增加和高程估计精度的下降；而相位信息的引入，在提高了估计精度的同时却来了相位缠绕问题。基于相位信息的InSAS高程重建方法也是通过比相方式计算斜距差，其精度可达波长量级，能大幅度的提高斜距差测量精度，并极大提升数字高程模型重建精度。相位法中高质量缠绕相位获取是高程重建任务顺利进行的关键，干涉信号处理中缠绕相位的获取通常采用复图像配准方法获得，主要步骤包括：控制点对选取、几何变换模型构建、辅图像重采样和干涉相位提取四个步骤。
[0004]现阶段，为提升所提取的干涉相位质量，主要从控制点精度的提升、几何变换模型的方面进行优化，但都是建立在成像区域为平面的假设基础之上。当成像区域地形存在剧烈变化时，所提取的缠绕相位存在显著误差。
[0005]因此，目前的方法在缠绕相位的提取上还存在缺陷，对于InSAS实现高效、高精度高程重建存在影响。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种干涉合成孔径声纳的缠绕相位提取方法，用以解决现有技术中提取的缠绕相位存在显著误差的缺陷，能够利用相干法在局部窗口进行缠绕相位的估计，避免经典复图像配准全局拟合法存在的相互影响。
[0007]本专利技术提供一种干涉合成孔径声纳的缠绕相位提取方法，包括：
[0008]S1根据声纳系统的工作参数和待处理区域的大小，以主图像的任意像素点为中心像素点，截取预设尺寸的主窗口；
[0009]S2基于所述主窗口尺寸，获取辅窗口在距离向相对于主窗口的局部偏移量的最大值，基于偏移量的不同计算各辅窗口的尺寸并获取辅图像；
[0010]S3计算辅窗口对应的辅图像与主窗口对应的主图像在不同偏移量上的复相干系数；
[0011]S4以复相干系数的幅度最大值所对应的偏移量作为所述主图像和所述辅图像组成的复图像的初始匹配位置；
[0012]S5计算所述主窗口中心像素点的缠绕相位估计值。
[0013]根据本专利技术提供的一种干涉合成孔径声纳的缠绕相位提取方法，步骤S5之后包括：
[0014]S6重复步骤S1至步骤S5的步骤，选取主图像的其他像素点为中心像素点，选取主窗口和辅窗口，计算所述主图像中各个像素点的缠绕相位估计值。
[0015]根据本专利技术提供的一种干涉合成孔径声纳的缠绕相位提取方法，步骤S1
‑
步骤S2包括：
[0016]在所述主图像上设置局部窗口，截取主窗口后，根据最大偏移量获取偏移量范围，在辅图像上逐步移动辅窗口；
[0017]主窗口和辅窗口的中心像素点相同，主窗口和辅窗口在方位向上的尺寸相同，辅窗口在主窗口的基础上在距离向上向左右各扩展偏移量数目个像素。
[0018]根据本专利技术提供的一种干涉合成孔径声纳的缠绕相位提取方法，步骤S6中，获取每个像素点的缠绕相位估计值后，进一步包括：
[0019]通过圆周均值滤波和/或圆周中值滤波对每个缠绕相位估计值进行滤波处理。
[0020]根据本专利技术提供的一种干涉合成孔径声纳的缠绕相位提取方法，步骤S5中，计算所述主窗口中心像素点的缠绕相位估计值，包括：
[0021]获取复相干系数最大值对应的初始偏移量，获取所述初始偏移量的相邻偏移量对应的复相关系数；
[0022]以各个复相干系数的幅度值作为权重，对不同偏移量对应的复相干系数进行叠加，计算各个复相关系数的相位主值；
[0023]叠加后的相位主值即为所述主窗口中心像素点的缠绕相位估计值。
[0024]本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述干涉合成孔径声纳的缠绕相位提取方法的步骤。
[0025]本专利技术还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述干涉合成孔径声纳的缠绕相位提取方法的步骤。
[0026]本专利技术提供的一种干涉合成孔径声纳的缠绕相位提取方法，至少具有如下的技术效果：
[0027]本专利技术基于InSAS系统的成像原理，通过基于相干法的缠绕相位的获取，能够利用相干法在局部窗口进行缠绕相位的估计，不涉及插值等操作，并且不同相位点的缠绕相位估计过程具有独立性，适合并行计算，效率更高，避免经典复图像配准全局拟合法存在的相互影响，计算结果精度高，效果远好于经典方法。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1是本专利技术提供的干涉合成孔径声纳的缠绕相位提取方法的流程示意图；
[0030]图2是本专利技术提供的干涉合成孔径声纳的成像几何关系示意图；
[0031]图3是本专利技术提供的干涉合成孔径声纳的缠绕相位提取方法的主图像示意图；
[0032]图4是本专利技术提供的干涉合成孔径声纳的缠绕相位提取方法的辅图像示意图；
[0033]图5为现有技术中进行调整前声纳系统生成的缠绕相位的示意图；
[0034]图6为根据现有技术的经典方法进行调整后获取的缠绕相位的示意图；
[0035]图7为本专利技术提供的干涉合成孔径声纳的缠绕相位提取方法进行调整后获取的缠绕相位示意图；
[0036]图8为本专利技术提供的干涉合成孔径声纳的缠绕相位提取方法以及现有技术获取的一维相位的对比示意图；
[0037]图9为现有技术的方法获取的缠绕相位的示意图；
[0038]图10为本专利技术提供的干涉合成孔径声纳的缠绕相位提取方法获取的缠绕相位的示意图。
具体实施方式
[0039]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0040]本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及它本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种干涉合成孔径声纳的缠绕相位提取方法，其特征在于，包括：S1根据声纳系统的工作参数和待处理区域的大小，以主图像的任意像素点为中心像素点，截取预设尺寸的主窗口；S2基于所述主窗口尺寸，获取辅窗口在距离向相对于主窗口的局部偏移量的最大值，基于偏移量的不同计算各辅窗口的尺寸并获取辅图像；S3计算辅窗口对应的辅图像与主窗口对应的主图像在不同偏移量上的复相干系数；S4以复相干系数的幅度最大值所对应的偏移量作为所述主图像和所述辅图像组成的复图像的初始匹配位置；S5计算所述主窗口中心像素点的缠绕相位估计值。2.根据权利要求1所述的一种干涉合成孔径声纳的缠绕相位提取方法，其特征在于，步骤S5之后包括：S6重复步骤S1至步骤S5的步骤，选取主图像的其他像素点为中心像素点，选取主窗口和辅窗口，计算所述主图像中各个像素点的缠绕相位估计值。3.根据权利要求1所述的一种干涉合成孔径声纳的缠绕相位提取方法，其特征在于，步骤S1
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步骤S2包括：在所述主图像上设置局部窗口，截取主窗口后，根据最大偏移量获取偏移量范围，在辅图像上逐步移动辅窗口；主窗口和辅窗口的中心像素点相同，主窗口和辅窗口在方位向上的尺寸相同，辅窗口在主窗口...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟何平，李涵，雷亮，张鹏，唐劲松，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军工程大学，
类型：发明
国别省市：