[发明专利]一种用于干涉合成孔径雷达图像精配准的快速相干系数法

说明书

技术领域

本发明涉及雷达信号处理领域，特别涉及一种用于干涉合成孔径雷达图像精配准的快速相干系数法。

背景技术

干涉合成孔径雷达(Interferometric Synthetic Aperture Radar，InSAR)是一种有效的雷达成像体制，其已被广泛用于数字高程反演(P.A.Rosen，S.Hensley，I.R.Joughin，F.K.Li，S.N.Madsen，E.Rodriquez and R.M.Goldstein，“Synthetic Aperture Radar Interferometry，”Proc.IEEE，vol.88，no.3，pp.333-382，Mar.2000)和地表变形测量(D.Massonnet，K.Feigl，M.Rossi and F.Adragna，“Radar Interferometric Mapping of Deformation in the Year after the Landers Earthquake，”Nature，vol.369，pp.227-230，May 1994)等领域。为了获得干涉相位，InSAR通过同一平台上的两个天线或者同一个天线在不同的几何位置对目标的散射回波进行测量。由于两次测量几何不同，导致获得的两幅图像(即图像对)之间存在一定的几何扭曲。图像配准就是求取图像间的几何扭曲函数，使得两幅图像在几何上精确对准。

对于相对平坦区域的短基线干涉图像对，其几何扭曲函数常用低阶多项式来描述(D.O.Nitti，R.F.Hanssen，A.Refice，F.Bovenga and R.Nutricato，“Impact of DEM-Assisted Coregistration on High-Resolution SAR Interferometry，”IEEE Trans.Geosci.Remote Sens.，vol.49，no.3，pp.1127-1143，Mar.2011)。四参数多项式模型(例如相似变换)，六参数多项式模型(仿射变换)和十二参数多项式模型(二阶多项式)等为经常使用的多项式模型(Z.Li and J.Bethel，“Image Coregistration in SAR Interferometry，”in Proc.Int.Archives of Photogrammetry，Remote Sensing and Spatial Information Sciences，Beijing，2008，pp.433-438)。

对于大起伏区域和大基线干涉情况，目标高程引起的几何扭曲将不能被忽视(E.Sansosti，P.Berardino，M.Manunta，F.Serafino and G.Fornaro，“Geometrical SAR Image Registration，”IEEE Trans.Geosci.Remote Sens.，vol.44，no.10，pp.2861-2870，Oct.2006)，低阶多项式关系将无法精确描述，在本申请中也不予以考虑。

为了反演几何扭曲函数，一种常用的方法是在图像间构建一系列点对应(tie point correspondences)，通过对点对应的位置进行最小二乘拟合估计出多项式参数。点对应可以通过将原始图像对划分为若干组子图像对，估计出每组子图像对间的精确偏移量来构建。为了实现高精度配准以降低反演误差，InSAR图像配准精度必须优于十分之一个像素(G.Krieger，K.P.Papathanassiou and S.R.Cloude，“Spaceborne Polarimetric SAR Interferometry：Performance Analysis and Mission Concepts，”EURASIP J.App.Sig.Pr，vol.2005，no.20，pp.3272-3292，2005)，这意味着估计出的偏移量精度至少优于十分之一个像素。