一种面向快速形变场景的地基SAR干涉图相位解缠方法技术

本发明专利技术提出了一种面向快速形变场景的地基SAR干涉图相位解缠方法，能够基于形变

【技术实现步骤摘要】
一种面向快速形变场景的地基SAR干涉图相位解缠方法


[0001]本专利技术涉及合成孔径雷达
，具体涉及一种面向快速形变场景的地基SAR干涉图相位解缠方法。

技术介绍

[0002]地基SAR(Synthetic Aperture Radar,合成孔径雷达)在地表形变监测领域得到了广泛的应用，具备全天时全天候、高精度、近实时等测量优势。地基SAR是通过对同一位置、不同时刻获取的雷达图像进行差分干涉处理，基于相位信息来实现形变测量。由于复数的相位周期性，导致干涉图的相位是缠绕的，必须进行相位解缠，即恢复相位的真实值，才能实现形变测量。
[0003]对于形变速率达到每小时数毫米甚至数厘米的快速形变场景，如果形变区的边缘发生了较大的形变，会导致形变区与非形变区的交界处发生较大的相位跳变，导致干涉相位的残差点数量多且分布集中。采用常规的相位解缠方法，如枝切法、最小范数法、最小费用流法等，无法正确估计干涉相位模糊度，在交界处容易发生传递性的解缠相位误差。
[0004]如何实现面向快速形变场景的地基SAR干涉图正确相位解缠，是目前亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种面向快速形变场景的地基SAR干涉图相位解缠方法，能够有效提高快速变形场景的解缠准确性。
[0006]本专利技术采用的具体技术方案如下：
[0007]步骤一、采用常规差分干涉测量技术对一定数量的地基SAR图像进行处理，获取高相干点的时序形变文件；
[0008]步骤二、根据各个像素点的形变
‑
时间曲线筛选出形变点；
[0009]步骤三、采用连通性准则筛选形变区；
[0010]步骤四、对非形变区和各个形变区分别进行相位解缠，再实现融合。
[0011]进一步地，所述步骤二中的形变点，选择方案是设定形变量变化门限和线性相关系数门限。
[0012]进一步地，所述步骤三中的连通性准则，是设定合理大小的矩形窗，窗中心点与窗内其他像素点是直接连通的，与窗外像素点不是直接连通的，但可以借助窗内像素点实现间接连通。
[0013]进一步地，所述步骤三中的形变区，每个形变区至少包括三个形变点，且一个形变区内所有形变点之间是连通的，但与其他形变区内的形变点均不是连通的。形变区可以有多个，但非形变区仅有一个。
[0014]进一步地，所述步骤四中，首先采用常规相位解缠方法对一个非形变区与多个形变区分别进行相位解缠，然后筛选形变区与非形变区交界处的残差值为零的交界三角形，
确认形变区的相位解缠结果是否存在跳变，在修正跳变相位后实现解缠结果的融合。
[0015]有益效果：
[0016]一种面向快速形变场景的地基SAR干涉图相位解缠方法，首先基于形变
‑
时间曲线识别形变点，然后基于连通性准则筛选形变区与非形变区，最后分区相位解缠及融合。相比于常规的相位解缠方法，本专利技术可以在形变区与非形变区的交界处发生较大的相位跳变时，有效避免传递性的相位解缠误差，提高相位解缠的准确率。
附图说明
[0017]图1为本专利技术的连通性示意图。
具体实施方式
[0018]下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。在本实施例中，涉及的SAR图像数量、形变量门限、相关系数门限和连通窗大小均是举例说明，不仅限制于所展示的数量，在具体实施过程中，本领域的技术人员可以根据实际情况进行调整。
[0019]一种面向快速形变场景的地基SAR干涉图相位解缠方法，包括以下步骤：
[0020]步骤一、时序形变文件获取
[0021]地基SAR普遍应用于实时形变测量，即每隔数分钟获取一幅SAR图像，基于差分干涉测量技术，实现该幅图像的形变量反演。在实时形变处理阶段之前，地基SAR需要获取一定数量的雷达图像。下面以20幅图像为例进行说明。
[0022]对于前20幅图像，经过图像对干涉、高相干点选择、干涉相位滤波、相位解缠、大气相位补偿、形变反演等差分干涉处理流程，得到20个时序形变文件，其中第一个时序形变文件中高相干点的形变量均为0，则每一个高相干点的形变
‑
时间曲线的长度为20。高相干点指的是在较长时间内幅相稳定性较高的像素点，可以采用幅度离差法进行选择。需要说明的是，对于前20幅图像，相位解缠采用的是常规方案。
[0023]从第21幅图像开始，进入实时形变处理阶段。干涉对生成时，以第20幅图像为主图像，第21幅图像为辅图像。高相干点以前20幅图像的选择结果为基准，其他包括干涉相位滤波、大气相位补偿、形变反演等方法保持不变，但相位解缠采用的是本专利技术专利中提出的面向快速形变场景的解缠方法。
[0024]步骤二、形变点筛选
[0025]采用形变量变化门限D
T
和线性相关系数门限γ
T
进行形变点的选择。
[0026]以第21幅图像为例进行说明，假设高相干点P的累计形变
‑
时间曲线D表示为
[0027]D＝[d
1 d2ꢀ…ꢀ
d
20
]ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0028]高相干点P的形变量变化为
[0029]Δd＝|d
20
‑
d1|
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0030]对曲线D进行线性拟合，得到拟合后曲线D
L
，根据式(3)计算D和D
L
之间的相关系数γ
[0031][0032]其中，和分别表示曲线D和D
L
的均值。
[0033]形变量变化Δd超过D
T
和线性相关系数γ大于γ
T
的高相干点，标记为形变点。D
T
的典型取值范围为1mm～1cm，γ
T
的典型取值范围是0.7～0.9。
[0034]步骤三、形变区识别
[0035]对于一个3*3的矩形窗，定义其为3*3的连通窗，窗中心点与窗内其他8个点是直接连通的，与窗外点无法直接连通。图1所示为连通窗示意图，采用5*5的连通窗，以圆形点为起始点，其与三角形点直接连通，之后以三角形点为起始点，其与方形点直接连通，则圆形点和方形点是间接连通。三个点的连线构成的三角形区域即为一块连通区。实际处理中，连通窗的大小无固定的要求，可以由技术人员根据高相干点的分布设定。
[0036]对于上一个步骤筛选出的每一个形变点，采用连通性准则筛选形变区。具体处理步骤如下：
[0037]设定合适大小的连通窗，以第一个形变点P1为窗中心点，判定窗内是否有其他形变点，如果没有，则说明P1是孤立的，重新以P2为中心点进行查找其连通点；如果有，则说明一些形变点与P1是连通的，以这些形变点为中心点继续查找他们的连通点，他们的连通点与P1是间接连通的，重复该步骤直接查找到所有与P1直接或间接连通的形变点本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向快速形变场景的地基SAR干涉图相位解缠方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、采用常规差分干涉测量技术对一定数量的地基SAR图像进行处理，获取高相干点的时序形变文件；步骤二、根据各个像素点的形变
‑
时间曲线筛选出形变点；步骤三、采用连通性准则筛选形变区；步骤四、对非形变区和各个形变区分别进行相位解缠，再实现融合。2.如权利要求1所述的一种面向快速形变场景的地基SAR干涉图相位解缠方法，其特征在于，步骤一中地基SAR普遍应用于实时形变测量，即每隔数分钟获取一幅SAR图像，基于差分干涉测量技术，实现该幅图像的形变量反演；在实时形变处理阶段之前，地基SAR需要获取一定数量的雷达图像。3.如权利要求1所述的一种面向快速形变场景的地基SAR干涉图相位解缠方法，其特征在于，步骤二中采用形变量变化门限D
T
和线性相关系数门限γ
T
进行形变点的选择；假设高相干点P的累计形变
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时间曲线D表示为D＝[d
1 d2ꢀ…ꢀ
d
20
]高相干点P的形变量变化为Δd＝|d
20
‑
d1|对曲线D进行线性拟合，得到拟合后曲线D
L
，计算D和D
L
之间的相关系数γ其中，和分别表示曲线D和D
L
...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓云开，田卫明，侯思灿，胡程，周涵璞，
申请(专利权)人：北京理工大学重庆创新中心，
类型：发明
国别省市：