[发明专利]一种基于差分干涉技术的机载探地雷达超分辨率成像方法

说明书

本发明公开了一种基于差分干涉技术的机载探地雷达超分辨率成像方法，所述方法包括如下步骤：S1：获取多景探地雷达成像数据作为差分干涉的原始图像数据；S2：对图像数据进行影像配准，选取PS点，将主副影像中对应像素的位置进行准确配对；S3：将准确配对的两幅影像中对应像素值进行共轭相乘，得到差分干涉图；S4：对差分干涉图中的噪声进行数据降噪处理，得到滤波后的差分干涉图；S5：对滤波后的差分干涉图进行相位解缠，得到经过相位解缠的干涉图；S6：对经过相位解缠的干涉图进行全波形反演，生成超分辨率电阻率成像图和成像间隔时间内岩土体结构的精细变化图。本发明解决了现有探地雷达成像分辨率不足的问题。

技术领域

本发明属于物探领域，涉及一种机载探地雷达探测成像方法，具体涉及一种基于差分干涉技术的机载探地雷达超分辨率成像方法。

背景技术

探地雷达广泛应用于地质灾害识别、资源勘探、考古等领域，是国内外研究的热点。探地雷达虽然在地质勘探中取得了一定成效，包括探测调查地层分布状况、软弱带、破碎带等岩土体典型地质结构特征。但是，探地雷达勘测深度浅、分辨率低，达不到对广域岩土体结构精细勘测的需求。同时，机载探地雷达系统缺乏自主研发的关键技术，多为国外产品仿制，缺乏相关领域的理论基础和系统设计方面的研究，导致机载探地雷达技术和仪器装备大大落后于国外。20世纪60年代，机载探地雷达最早应用于冰层探测，超宽带雷达逐渐发展并应用于研究岩土体结构。近年，机载探地雷达在国内引起研究热潮，但受于当前无人机载荷能力和续航能力的限制，搭载的探地雷达设备重量有限，发射信号强度低，存在很大的局限性。探地雷达存在探测深度“深”、分辨率“清”与载荷重量“轻”三者之间相互制约的矛盾问题，不能满足地质灾害隐患精细化探测需求，如机载探地雷达提高勘测深度需降低频率，导致分辨率下降。

针对以上问题，为满足国家对大规模地质灾害监测预警与风险防控的重大科技需求，亟需开展对机载探地雷达高效勘探方面的技术研究。差分干涉技术广泛应用于InSAR中，可获得毫米级的地表形变，极大提高了星载雷达的探测精度。将差分干涉技术引入探地雷达中，通过数据采集、影像配准、干涉处理、降噪、相位解缠等过程，实现探地雷达的超分辨率成像，有利于准确识别地质灾害早期隐患，规避大规模地质灾害。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于差分干涉技术的机载探地雷达超分辨率成像方法，以解决机载探地雷达中存在的分辨率差与探测精度不足的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于差分干涉技术的机载探地雷达超分辨率成像方法，包括如下步骤：

步骤S1：多景影像数据采集

获取多景探地雷达成像数据作为差分干涉的原始图像数据；

步骤S2：影像配准

对步骤S1中的图像数据进行影像配准，选取PS点，将主副影像中对应像素的位置进行准确配对；

步骤S3：影像数据干涉处理

将步骤S2中准确配对的两幅影像中对应像素值进行共轭相乘，得到差分干涉图；

步骤S4：数据降噪

对差分干涉图中的噪声进行数据降噪处理，得到滤波后的差分干涉图，所述噪声包括无人机在飞行过程中受外界环境影响产生的倾斜、偏转、摆动等姿态效应，仪器受环境影响产生的热振动噪声，以及地表杂波等噪声；

步骤S5：相位解缠

采用最小费用流法对步骤S4滤波后的差分干涉图进行相位解缠，得到经过相位解缠的干涉图；

步骤S6：生成超分辨率电阻率图

对步骤S5得到的经过相位解缠的干涉图进行全波形反演，生成超分辨率电阻率成像图和成像间隔时间内岩土体结构的精细变化图。