[发明专利]基于形态学细化的干涉SAR水体数字高程模型修正方法

说明书

一种基于形态学细化的干涉SAR水体数字高程模型修正方法，包括以下步骤：结合干涉SAR幅度图像和相干系数图检测水体区域；利用形态学细化的方法提取所述水体区域的骨架；以骨架像素为中心，在附近陆地上选取参考像素来初步计算骨架像素高程值；对骨架像素的高程值进行滤波处理后，以骨架像素为种子点，生成水体区域中其他像素的高程值；对水体区域边缘处的陆地区域的高程值进行平滑处理，完成干涉SAR水体数字高程模型修正。本发明利用干涉SAR自身的DEM进行水体区域DEM的修正，克服了在干涉相位域进行修正的模糊数计算问题以及在DEM域使用外源DEM修正时的不一致问题。

技术领域

本发明涉及干涉合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)信号处理技术领域，尤其涉及一种基于形态学细化的干涉SAR水体数字高程模型(Digital ElevationModel，DEM)修正方法。

背景技术

干涉SAR是利用两个通道SAR复数据的干涉相位信息提取地表的高程信息或变化信息的一项技术，它将SAR的测量拓展到三维空间，具有全天时、全天候、高精度的特点，因此在地形测绘、冰川研究、海洋测绘以及地面沉降监测等诸多领域都有广泛的应用。

在地形测绘应用中，尽管干涉SAR具有高精度的测绘能力，但是由于SAR固有的一些特点，也给水体、阴影等区域的测绘带来了一定的局限性。其中，水体区域由于其表面相对光滑，从而在被雷达波照射时会产生类似镜面的反射，由此造成目标后向散射系数低，回波信号较弱的情况，进而使得干涉图像对之间的相干性较差，干涉相位呈现噪声特性，据此反演出的DEM也类似噪声，无法反映水体区域的真实高程。因此，在干涉SAR处理获得DEM后，必须对水体区域的DEM利用一定的后处理手段进行修正，从而保证干涉SAR获取DEM的完整性。

目前，干涉SAR数据水体区域的DEM修正方法可以根据干涉SAR数据处理的阶段大致分为两类。一类是从干涉相位域进行修正，这类方法利用水体区域干涉相位与平坦地形干涉相位类似的特点，通过相位插值将水体区域类似噪声的干涉相位恢复为平坦地形的干涉相位，利用恢复后的干涉相位进行DEM反演从而提高DEM的质量；另一类是在DEM域进行修正，这类方法通常利用已有的DEM或公开的等高线等外源数据，使用一定的内插方法得到与实际干涉SAR处理产品的分辨率相同的DEM数据，从而对水体区域进行填充，实现水体区域DEM的修正。

上述两类修正方法的主要缺点如下：(1)干涉相位域的修正方法，在对干涉相位插值时，可以在相位解缠之前或解缠之后进行，然而这两种方法都存在一定的局限性。在相位解缠之前，由于三角函数的周期性，使得干涉相位被缠绕在(-π，π]之间，插值时需要先利用干涉SAR系统参数估算水体两侧干涉相位的模糊周期数，之后再进行插值，当系统参数不准确时，模糊数的估计会存在误差，进而影响插值的正确性；而在相位解缠之后进行插值，则由于水体区域干涉相位的噪声特性，解缠时会引起相位误差的传播，使得水体两侧的干涉相位相对值不正确，同样无法得到正确的插值结果；(2)DEM域的修正方法，则由于外源数据的采集方式、时间、高程基准以及分辨率等与实际干涉SAR处理产品存在一定的差异，因此利用这些数据进行水体区域的填充时，二者难以完全匹配，局部区域会出现系统性的差异，影响产品的后续使用。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于形态学细化的干涉SAR水体数字高程模型修正方法，以期解决上述提及的技术问题中的至少之一。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于形态学细化的干涉SAR水体数字高程模型修正方法，包括以下步骤：

步骤A：结合干涉SAR幅度图像和相干系数图检测水体区域；

步骤B：利用形态学细化的方法提取所述水体区域的骨架；

步骤C：以所述骨架上的每一个骨架像素为中心，分别在所述骨架像素附近的陆地区域上选取N个像素为参考像素，其中N≥1，根据所述参考像素的高程值初步计算每一个骨架像素的高程值；