ＳＡＲ图像序列中的永久散射体的识别和分析制造技术

本发明专利技术公开的是一种用于识别地球表面区域的数字合成孔径雷达（ＳＡＲ）图像中的永久散射体的方法，在相应的时间获得每个图像。该方法包括处理所述数字合成孔径雷达（ＳＡＲ）图像，以产生数字广义差分干涉图。该方法的特征在于进一步包括：分析所述数字广义差分干涉图中的多对像素的特性，以识别各个像素成像永久散射体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及数字合成孔径雷达(SAR)图像序列(series of SARimages)—中的永 久散射体(p 的识别和分析的新方法。特别地，在下文中，为了描述简单且不丧失一般性的原因，将具体参考从空运SAR 系统获得的SAR图像来描述本专利技术，仍显而易见的是，还可能将本专利技术应用于从飞机上的 或基于地面的SAR系统获得的SAR图像。
技术介绍
众所周知，重复轨道卫星合成孔径雷达(SAR)干涉测量法是一种非常有效的测量 由于下沉、塌方、地震和火山现象而产生的地形位移的技术，如在以下文章中看到的《合 成孔径雷达干涉测量法》，2000年3月，IEEE学报第88卷第3章第333至382页，作者是 P. A. Rosen、S. Hens ley、I. R. Joughin、F. K. Li、S. N. Madsen、Ε. Rodriguez、R. Μ. Goldstein ； 以及，《主题评论合成孔径雷达干涉测量法》，1998年，逆问题第14卷第Rl至肪4页，作者 是 R. Baml er、P. Hartl0特别地，重复轨道卫星SAR干涉测量法以通过安装在卫星上的(或安装在飞机上 的或基于地面的)雷达对地球表面的连续感测为基础，所述雷达用当前的宇宙飞行器上的 传感器以一米或几米级别的空间分辨率对地球表面成像(空间分辨率比飞机上的或基于 地面的雷达小)。来自每个分辨单元内的所有源的反向散射信号的组合，产生与SAR图像中 的分辨单元或像素相关的幅度和相位。具体地，可将与分辨单元内的地形部分相关的SAR图像中的单个像素的相位模拟 成四个成分的和第一成分队是与给定分辨单元中的散射机构相关的相位；第二成分队与传感器和分辨单元之间的距离r相关，并与传感器的波长λ相关， 将第二成分(pr定义为(pr=4Tir/X;第三成分(Pa是与由大气引入的延迟相关的相位；并且第四成分φη是来自模型的残差，包括相位噪声。在第一种情况中，如果在不同时间获得两个SAR图像并具有稍微不同的视角，那 么仅考虑与散射相关的相位成分CPs和传感器分辨单元距离相位成分队，并假设分辨单元在 两次探测中的散射行为相同，两个配准图像的相位差(所谓的“干涉测量相位”)取决于分 辨单元的升高及其位移，因为在所述相位差中去除了由于散射体而产生的项Cps。数字升高 模块(DEM)可用来从干涉测量相位确定并去除地形升高的作用，并由此获得地形位移。原则上，差分干涉测量法可测量几毫米的地形位移。然而，不同的误差源会影响测 量的精度和可行性，可将这些误差源分成两组主要由于在不同探测时获得的SAR图像之 间的去相关而产生的噪声，以及，由于轨道数据的有限精度和在处理中使用的DEM的有限 精度并由于在不同探测日的不同大气条件而产生的系统误差。特别地，去相关噪声使得仅可能在很少的几组点(叫做永久散射体(PS))上进行有效的干涉测量，永久散射体在不同的探测时保持相关。PS典型地相当于这样的分辨单 元，在此分辨单元中，信号的主要成分来自单个点状的在探测时的过程中保持稳定的散射 机构。在存在建筑物、基础设施、岩石和裸露土地时，这些散射机构更频繁。PS的识别以及然后从一系列SAR探测中查找其运动(与其精确升高一起)，是永 久散射体干涉测量法(PSI)的关键问题。一种已知的方法(叫做永久散射体方法，并在以下文献中公开《SAR干涉测量法 中的永久散射体》，2001年1月，IEEE地球科学遥感翻译版第39卷第1章第8至20页，作 者是A. Ferretti, C. Prati和F. Rocca ；以及《在差分SAR干涉测量法中使用永久散射体的 非线性沉陷速度评估》，2000年9月，IEEE地球科学遥感翻译版第38卷第2202至2212页， 作者是A. Ferretti, C. Prati和F. Rocca)已经介绍了一种新的设计SAR干涉测量法的方 式，其理念是，将一长串全分辨率SAR图像中的幅度和相位离差减到最小。特别地，永久散射体方法要求识别PS的预备组，根据其信号幅度(S卩，反射率的模 数)的不同探测时的稳定性来选择这些PS。根据相位模型来分析这些点，以确定PS位移速 度(假设是恒定的，位移随时间线性地变化)和高度(或者，更精确地，相对于用来使相位 变平的DEM的高度校正)，并改进PS的选择。然后，从PS相位减去这些速度和高度成分，以确定相位残差，其包含大气成分、与 时间非线性的位移，以及其它非模拟的成分(包括噪声)。然后，可通过使用其空间相关(并暂时不相关)的特性，过滤掉大气相位成分。然后，通过局部的或整体的(基于模型的)插入和配合，在所选择的PS上计算的 大气相位成分可用来估计所有点中的大气相位成分。可从相关图像减去这些估值，可再次处理这些图像以寻找更好的评估和位移速度 以及新的PS。此过程可以是重复几次的，以增加所发现的PS的数量。在此方法中，校准数据是基本的，用辐射测量方式校准，并从相位的角度校准。特 别地，辐射测量校准是分析信号幅度离差所必需的，而校准相位意味着去除轨道和大气相 位成分，不仅是分析所必需的步骤，而且是识别所有可能的PS所必需的步骤。
技术实现思路
上述方法的一个主要缺点是，最终结果对在第一处理步骤中获得的测量的密度和 连接性敏感，并对在这些第一处理步骤中出现的处理误差敏感，在存在隔离的或弱的永久 散射体的大区域中，更尤其可能出现处理误差。此外，可能发生在存在隔离的或弱的永久散射体的大区域中，未获得初步测量。此外，上述方法需要用于大气后生物(atmospheric artifact)的模型和变形历 史，或连续改进。那么，本专利技术的目的是，提供一种能够至少部分地克服上述缺点的永久散射体识 别方法。用本专利技术实现此目的，因为，其涉及一种识别永久散射体的方法，如在所附权利要 求中定义的。特别地，本专利技术涉及一种识别地球表面的区域中的数字合成孔径雷达(SAR)图像中的永久散射体的方法，在相应的时间获得每个图像。该方法包括，处理数字合成孔径雷达 (SAR)图像，以产生数字广义差分干涉图。该方法的特征在于，进一步包括，分析数字广义差分干涉图中的多对像素的特性， 以识别各个像素成像永久散射体。优选地，分析数字广义差分干涉图中的多对像素的特性包括，分析数字广义差分 干涉图中的相同对像素的特性。附图说明为了更好地理解本专利技术，现在将参考附图(并非均按比例)描述优选实施方式，仅 认为这些实施方式是实例，并且不将其解释为是限制性的，其中图1示意性地示出了根据本专利技术被识别为永久散射体(PS)或非PS的点。具体实施例方式提出以下讨论，以使得本领域的技术人员能够制造和使用本专利技术。对于本领域的 技术人员来说，在不背离如所要求的本专利技术的范围的前提下，对这些实施方式的各种修改 将是轻松地显而易见的。因此，本专利技术并非旨在限制所示实施方式，而是符合与在这里公开并在所附权利 要求中定义的原理和特征一致的最宽的范围。此外，通过软件程序产品来执行本专利技术，可将软件程序产品装载在电子处理器的 存储器中，并且其包括，当软件程序产品在电子处理器上运行时，用于执行在下文中描述的 永久散射体识别方法的软件代码部分。在下文中，为了简单地描述且不丧失一般性的原因，将把术语“点”和“像素”用作 本质上可互换的术语，并且，对于由本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种识别地球表面区域的数字合成孔径雷达（ＳＡＲ）图像中的永久散射体的方法，每个所述数字合成孔径雷达（ＳＡＲ）图像在相应的时间获得；所述方法包括：处理所述数字合成孔径雷达（ＳＡＲ）图像，以产生数字广义差分干涉图；所述方法的特征在于，进一步包括：分析所述数字广义差分干涉图中的多对像素的特性，以识别各个像素成像永久散射体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：马里奥·科斯坦蒂尼，
申请(专利权)人：电视广播有限公司，
类型：发明
国别省市：IT