[发明专利]干涉SAR叠掩区域数字高程模型重建的方法

说明书

技术领域

本发明涉及干涉SAR地形测绘领域，尤其涉及一种干涉SAR叠掩区域数字高程模型(Digital Elevation Model，简称DEM)重建的方法。

背景技术

干涉合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，简称SAR)是利用SAR复数据的相位信息获取地表的高程信息或变化信息的一项技术，具有全天时、全天候、高精度的特点，因此在多个领域都有广泛的应用，地形测绘是其主要应用之一。然而，由于SAR侧视成像的特点，使得在陡峭的地形或不连续的地表条件下，SAR图像会形成叠掩现象。在出现叠掩现象的图像区域，不同高度的多个散射源的回波叠加到一个分辨单元内，从而在叠掩边界相位不连续时会引起误差传播，造成传统的单基线干涉SAR无法恢复正确的干涉相位，从而导致DEM重建的精度较低。

多基线干涉SAR是20世纪90年代提出的一种新技术，可以提供干涉SAR测高精度。较多文献用多基线干涉SAR来解决叠掩区域的测绘问题，解决方法主要可分为两类：一类是F.Gini等人提出的用信号谱估计的方法恢复叠掩区域的相位和高程(Gini F，Lombardini F，Montanari M.Layover Solution in Multibaseline SAR Interferometry.IEEE Trans.on Aerospace and Electronic Systems.2002，38(4)：1344-1356.)；另一类是G.Ferraiuolo等人提出的用统计的方法对多基线干涉SAR信号进行建模，利用最大似然估计、最大后验概率等方法估计叠掩区域高程(G.Ferraiuolo，V.Pascazio，G.Schirinzi.Maximum A Postseriori Estimation of Height Profiles in InSAR Imaging.IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters.2004，1(2)：66-70.)。然而，在实际中复杂的地形条件下，可能有多个散射源叠加形成叠掩，需要较多的基线数来达到分辨多个信号的目的，因此多基线技术在实际的干涉SAR叠掩区域DEM重建中难以实现。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为解决上述的一个或多个问题，本发明提供了一种干涉SAR叠掩区域数字高程模型重建的方法，以克服传统干涉相位解缠方法在叠掩边界相位不连续时会引起误差传播的缺点，利用单基线干涉SAR来恢复正确的干涉相位，实现干涉SAR叠掩区域数字高程模型重建。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种干涉SAR叠掩区域数字高程模型重建的方法，包括：检测第一干涉SAR复图像和第二干涉SAR复图像的叠掩区域；将第一干涉SAR复图像和第二干涉SAR复图像进行共轭相乘，对共轭相乘的结果取相位，从而得到干涉相位图；将叠掩区域作为掩膜，对干涉相位图上除叠掩区域外的非叠掩区域进行干涉相位解缠，得到非叠掩区域的解缠相位；在每一方位向上，由非叠掩区域的解缠相位，分别得到叠掩区域左侧边界的非叠掩区域的第一解缠相位和右侧边界的非叠掩区域的第三解缠相位在每一方位向，由非叠掩区域的解缠相位，计算叠掩区域的左侧沿距离向的前干涉相位频率f_before，和右侧沿距离向的后干涉相位频率f_after；在每一方位向上，由第一解缠相位和第三解缠相位及前相位频率f_before和后相位频率f_after，计算出该方位向的叠掩区域左侧边界的解缠相位和右侧边界的解缠相位在每一方位向上，由叠掩区域的左侧边界的解缠相位和右侧边界的解缠相位来拟合该方位向上叠掩区域内部的解缠相位在每一方位向的每一像素，由该像素的解缠相位和干涉SAR参数计算该像素的数字高程模型h。

(三)有益效果

本发明利用叠掩区域干涉相位沿距离向的频率与其两侧区域相反的特点，通过估计叠掩两侧区域的干涉相位频率，可以获得叠掩区域的边界的相位，进一步拟合得到叠掩区域内部的解缠相位，从而克服了传统干涉相位解缠方法在叠掩边界相位不连续时会引起误差传播的缺点，而且只需要利用单基线的干涉SAR数据即可实现干涉SAR叠掩区域数字高程模型重建。

附图说明

图1为本发明实施例干涉SAR叠掩区域数字高程模型重建方法的流程图。

图2为SAR叠掩区域的成像几何关系图；

图3为图2中对应的叠掩区域沿距离向的干涉相位示意图；