CN107092022B - 基于InSAL的区域滤波质量引导相位解缠方法 - Google Patents

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Abstract

基于InSAL的区域滤波质量引导相位解缠方法，涉及相位解缠技术，为了解决现有相位解缠方法的解缠结果较差的问题。确定整体干涉相位图的相位质量最高的像元点，并进行相位解缠；检测与相位质量最高的像元点相邻的四个像元点，并进行解缠，并将解缠后的每个像元点的相邻的未解缠的像元点存储在邻接列中；从邻接列中选出相位质量最高的像元点并进行相位解缠，将该像元点的相邻的未解缠的像元点存储在邻接列中，更新邻接列；重复上述步骤，直至所有的像元点相位解缠完毕，得到初级解缠图；确定初级解缠图的误差点，得到像元点误差标志矩阵，并得到像元点误差标志矩阵扩展图；对初级解缠图进行区域滤波。本发明适用于相位解缠。

Description

基于InSAL的区域滤波质量引导相位解缠方法
技术领域
本发明涉及相位解缠技术。
背景技术
在当前InSAL(干涉合成孔径激光雷达)进行成像的过程中，需要进行相位解缠，而对于InSAL系统而言相位解缠一般选择InSAR(合成孔径雷达干涉)方法实现，但由于系统的信号源不同导致系统噪声的来源不同，使得在InSAL的热噪声与散粒噪声的影响下，InSAR的相位解缠方法的解缠结果较差，会出现明显的误差区域以及分布不均匀的误差点，进而影响了下一步目标高程重建步骤的精度。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有相位解缠方法的解缠结果较差，会出现明显的误差区域以及分布不均匀的误差点，降低了下一步目标高程重建步骤的精度的问题，从而提供基于InSAL的区域滤波质量引导相位解缠方法。
本发明所述的基于InSAL的区域滤波质量引导相位解缠方法，该方法包括以下步骤：
步骤一、确定整体干涉相位图的相位质量最高的像元点，对该点进行相位解缠；
步骤二、从相位质量最高的像元点出发，检测与该点相邻的四个像元点，对该四个像元点进行解缠，并将解缠后的每个像元点的相邻的未解缠的像元点存储在邻接列中；
步骤三、从邻接列中选出相位质量最高的像元点，对该像元点进行相位解缠，并将该像元点的相邻的未解缠的像元点存储在邻接列中，更新邻接列；
重复步骤三，直至所有的像元点相位解缠完毕，得到初级解缠图；
步骤四、确定初级解缠图的误差点，得到像元点误差标志矩阵，以矩阵中所标志的像元点坐标为中心，作M×M的窗口作为待滤波的区域标志，得到像元点误差标志矩阵扩展图；M为大于1的整数；
步骤五、根据像元点误差标志矩阵扩展图对初级解缠图进行区域滤波，得到经过区域滤波后的相位图。
优选的是，步骤四所述确定初级解缠图的误差点的方法为：
计算第i行、第j列的像元点的方位向和距离向的相邻相位差△φxN、△φyN，
其中，φi+1,j为第i+1行、第j列的像元点的相位，φi,j为第i行、第j列的像元点的相位，φi,j+1为第i行、第j+1列的像元点的相位；
当像元点的方位向和距离向的相邻相位差均大于阈值时，即满足公式(2)时，判定像元点为误差点，
优选的是，步骤五所述区域滤波的滤波方式为均值滤波。
本发明从现有InSAR相位解缠方法出发，提出一种区域滤波质量引导相位解缠方法，在原质量引导相位解缠算法的基础上，加入了误差点识别与扩展、区域滤波等步骤，使得经过区域滤波质量引导相位解缠方法处理后的相位图噪声幅度大幅下降，相位变化更加平滑，有利于下一步目标高程重建。
附图说明
图1是具体实施方式一所述的基于InSAL的区域滤波质量引导相位解缠方法的流程图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1具体说明本实施方式，本实施方式所述的基于InSAL的区域滤波质量引导相位解缠方法，该方法包括以下步骤：
步骤一、确定整体干涉相位图的相位质量最高的像元点，对该点进行相位解缠；
步骤二、从相位质量最高的像元点出发，检测与该点相邻的四个像元点，对该四个像元点进行解缠，并将解缠后的每个像元点的相邻的未解缠的像元点存储在邻接列中；
相邻是指方位向或距离向相邻；
步骤三、从邻接列中选出相位质量最高的像元点，对该像元点进行相位解缠，并将该像元点的相邻的未解缠的像元点存储在邻接列中，更新邻接列；
重复步骤三，直至所有的像元点相位解缠完毕，得到初级解缠图；
步骤四、确定初级解缠图的误差点，得到像元点误差标志矩阵，以矩阵中所标志的像元点坐标为中心，作M×M的窗口作为待滤波的区域标志，得到像元点误差标志矩阵扩展图；M为大于1的整数；
步骤五、根据像元点误差标志矩阵扩展图对初级解缠图进行区域滤波，得到经过区域滤波后的相位图。本实施方式中，M为5。
InSAL为了得到目标的高程信息，需要对整体干涉相位图进行相位解缠，而现有的InSAR相位解缠方法在InSAL系统中的相位解缠结果不佳，而相比而言结果较好的质量引导相位解缠方法，处理后也会产生大量分布不均的误差点。误差点是质量引导相位解缠算法在InSAL图像配准时产生的一种随机误差，由于真实相位图的连续性，可以通过相邻相位点的相位差和阈值的差值判断相邻点是否出现了误差来识别误差点。而单一地考虑一个方向的误差，即只考虑沿方位向(或距离向)的相邻点相位差是不准确的，因为单一方向的误差可能在另一个方向得到了正确的解缠结果。所以采用横纵误差识别的方式，即只有当方位向和距离向的相邻相位差达到阈值的标准时才被判定为误差点，即以式(1)得到两个方向的偏差值。
通过对初级解缠图进行相邻点相位差与阈值的比较，当满足(2)时，可以判定该点为误差点，从而可以得到像元点误差标志矩阵。阈值的设置可以根据初级解缠图的误差幅度确定，也可以以所有相邻点相位差的平均值作为阈值，从而减弱了由于不连续区域的质量图判断错误所导致的传播误差。而此时的阈值可能会影响到相位变化较大的点的解缠结果，所以这种方法适用于相位变化较缓的解缠情况。
在得到了像元点误差标志矩阵后，需要考虑误差点的滤除。本实施方式没有采用全局滤波而是选择了以像元点误差标志矩阵中的误差点为中心划定区域进行区域滤波，是因为误差点外通过质量引导的相位解缠算法得到的相位结果是近乎准确的，如果选择类似中值滤波或均值滤波等全局滤波的方式进行滤波，虽然可以将误差点处滤掉，但也会导致解缠正确的点受到误差点影响，使得正确点的相位值产生新的误差。虽然可以使整个相位图更加平滑，但会导致像元点的相位值无法反映真实的目标点相位值，本实施方式采用区域滤波，对存在误差的区域进行滤波，从而可以在将误差点相位值平滑到与附近相位值同等水平的情况下，不对正确解缠点产生影响，从而实现最大限度地对解缠偏差值的修正与平滑。
对于滤波方式的选择，由于InSAL噪声主要是散粒噪声与热噪声，而这两种噪声的数学模型都属于高斯白噪声，在滤波方式中，均值滤波可以很好地抑制高斯噪声，虽然不能完全去除噪声，但可以实现对噪声的削弱。经过均值滤波处理后的区域的图像边缘和细节处会变的更模糊，也就是在削弱噪声的同时会对相位图噪声区域附近进行模糊平滑处理，这满足相位图连续平滑的需求。
本实施方式没有选择整幅图像滤波而进行区域滤波，是因为经过分析仿真结果发现，误差点多数为单点误差，且分布不均，如果进行全局滤波会导致误差点在全局范围内扩散，使得解缠精度下降。而区域滤波对误差点附近的相位点做均值滤波处理，防止误差扩散的同时，使误差引起的相位波动降低，从而提高解缠算法的精度。
与现有InSAR相位解缠算法相比，本发明的区域滤波质量引导相位解缠方法可以有效识别初级解缠后的误差点并降低误差程度，使得解缠精度得到了提高。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (3)

1.基于InSAL的区域滤波质量引导相位解缠方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、确定整体干涉相位图的相位质量最高的像元点，对该点进行相位解缠；
步骤二、从相位质量最高的像元点出发，检测与该点方位向或距离向相邻的四个像元点，对该四个像元点进行解缠，并将解缠后的每个像元点的相邻的未解缠的像元点存储在邻接列中；
步骤三、从邻接列中选出相位质量最高的像元点，对该像元点进行相位解缠，并将该像元点的方位向或距离向相邻的未解缠的像元点存储在邻接列中，更新邻接列；
重复步骤三，直至所有的像元点相位解缠完毕，得到初级解缠图；
步骤四、确定初级解缠图的误差点，得到像元点误差标志矩阵，以矩阵中所标志的像元点坐标为中心，作M×M的窗口作为待滤波的区域标志，得到像元点误差标志矩阵扩展图；M为大于1的整数；所述确定误差点的方式为横纵误差识别法，即只有当方位向和距离向的相邻相位差达到阈值的标准时才被判定为误差点；
步骤五、根据像元点误差标志矩阵扩展图对初级解缠图进行区域滤波，得到经过区域滤波后的相位图。
2.根据权利要求1所述的基于InSAL的区域滤波质量引导相位解缠方法，其特征在于，步骤四所述确定初级解缠图的误差点的方法为：
计算第i行、第j列的像元点的方位向和距离向的相邻相位差ΔφxN、ΔφyN，
其中，φi+1,j为第i+1行、第j列的像元点的相位，φi,j为第i行、第j列的像元点的相位，φi,j+1为第i行、第j+1列的像元点的相位；
当像元点的方位向和距离向的相邻相位差均大于阈值时，即满足公式(2)时，判定像元点为误差点，
3.根据权利要求1或2所述的基于InSAL的区域滤波质量引导相位解缠方法，其特征在于，步骤五所述区域滤波的滤波方式为均值滤波。
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