CN108983231A - 一种基于视频合成孔径雷达的干涉视频测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于雷达干涉测量技术领域，具体的说是一种基于视频合成孔径雷达的干涉视频测量方法。本发明的基本思想是利用视频合成孔径雷达实时连续成像的优势，每个子孔径中主辅图像进行配准、干涉、解缠，然后求得高度信息，接着，将每个子孔径所求的高度信息进行数据筛检，算数求平均，得到较为精确的高度信息。本发明的有益效果为，与传统的InSAR技术相比，本方法利用视频合成孔径雷达多帧成像的优势，利用其每个子孔径中的主辅图像对进行干涉测量，然后将各个子孔径的干涉测量结果进行高度信息融合，一定程度避免了传统InSAR技术中由于目标叠掩和遮挡所带来的高度信息模糊，并且一次飞行可以媲美传统机载InSAR多次飞行的效果。

Description

一种基于视频合成孔径雷达的干涉视频测量方法

技术领域

本发明属于雷达干涉测量技术领域，具体的说是一种基于视频合成孔径雷达(Vi-SAR)的干涉视频测量方法。

背景技术

合成孔径干涉测量(InSAR)技术是随着信息科学技术、数字信号处理技术、成像技术等多种相关技术的发展而簇生出来的一种高精度的对地测量技术。它在地表测绘、建筑测量、地表形变检测等领域都表现出全天时、全天候、高效率、高精度等显著优势。InSAR技术已经发展成为潜力巨大、测量精度高的新型测绘技术之一。

现阶段利用InSAR技术来快速获得高精度数字高程模型(DEM)仍是InSAR技术的重要应用。InSAR获取DEM是利用合成孔径雷达系统的两副天线(或者是一副天线重复观测)，来获得对于某一地区具有一定的视角差的两幅具有很大相关性的复数图像，然后利用其干涉信息来提取地表的高程信息，并利用高程信息重建DEM。

SAR系统具有全天时、全天候成像的显著优势，几乎不受昼夜、气候的限制对地面的成像，这给InSAR技术带来了很大的便利，但是对于机载SAR来说，由于存在目标遮挡与叠掩，使得测量存在一定的误差，若是重复多次观测，在提高测量精度的同时也会造成测量成本过高。

发明内容

本发明的目的，就是针对上述存在问题或不足，提出一种基于视频合成孔径雷达的干涉视频测量方法。该方法的基本思想是利用视频合成孔径雷达实时连续成像的优势，每个子孔径中主辅图像进行配准、干涉、解缠，然后求得高度信息，接着，将每个子孔径所求的高度信息进行数据筛检，算数求平均，得到较为精确的高度信息。

本发明所采用的技术方案为：

一种基于视频合成孔径雷达的干涉视频测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、通过视频合成孔径雷达对目标进行测量，对每个子孔径中的主、辅图像对，分别进行配准、滤波、去平地效应、解缠、反演目标的高度信息：

假设将一个大的合成孔径切割成K个子孔径，从而得到每个子孔径中对于同一个目标的高度测量值h，记为：

h₁,h₂,h₃,h₄,h₅,h₆,...h_K-1,h_K

其中h_i表示的是第i个子孔径所测量出来的目标的高度，i＝1,2,3,4,...K-1,K；

S2、将每个子孔径测量所得的高度值排序，求出排序后的中位值h_medium，若K为偶数，h_medium为两个中位数的均值，若K为奇数，h_medium为中位数；

S3、将所有子孔径的高度数值h_i与中位值h_medium之差求三次平方，然后加和，得到中值偏差三次方之和S：

然后，将中值偏差三次方之和S求算数平均，得到样本变异数V：

S4、将高度信息不符合的数值剔除，提高样本的精确度：

再次将所有子孔径的高度数值h_i与中位值h_medium之差求三次平方与3·V做比较：

将剔除后的样本高度值记为H_i，i＝1,2,3,...,n，其中n≤K；

S5、根据获得的样本高度，获得最终测量结果，具体为：

S51、将重新标记后的高度值H_i，求平均，得到平均高度H_p：

S52、计算残差平方和M：

S53、将H₁，H₂，H₃，H₄，H₅，...，H_n-1，H_n排序，得到中位值H_medium，若n为偶数，H_medium为两个中位数的均值，若n为奇数，H_medium为中位数；

S54、计算H_i，i＝1,2,3,...,n和H_medium的平方差T：

S55、判断M与T的大小，若M≤T，最终高度H为：H＝H_p；

若M>T，最终高度H为：

本发明的有益效果为，与传统的InSAR技术相比，本方法利用视频合成孔径雷达多帧成像的优势，利用其每个子孔径中的主辅图像对进行干涉测量，然后将各个子孔径的干涉测量结果进行高度信息融合，一定程度避免了传统InSAR技术中由于目标叠掩和遮挡所带来的高度信息模糊，并且一次飞行可以媲美传统机载InSAR多次飞行的效果。

附图说明

图1是本发明基于视频合成孔径雷达的干涉测量的方法的子孔径高程反演流程图；

图2是本方法基于子孔径的目标的高度信息的融合；

具体实施方式

下面结合附图和仿真实验对本发明进行详细的描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。

采用前述方法，流程具体如图1、图2所示，设定仿真实验中心频率为220GHz，带宽为2GHz，设置雷达高度为1000m，两个天线垂直摆放，基线长度为5m，雷达平台在轨道上做直线运动，目标设置为一个圆锥。将每个子孔径中收集到的信号数据成像，得到主、辅单视复数图像(SLC)，将复数图像对进行图像精配准，然后将配准后的复数图像对进行复共轭相乘，得到干涉图像，然后利用系统参数，为干涉图去除平地效应，为了消除热噪声以及系统参数等方面的影响，将去平地后的干涉图进行干涉图滤波，紧接着将干涉图进行相位解缠、并求垂直基线长度，可计算出每个子孔径中干涉测量的圆锥高度信息，最后将每个子孔径中的圆锥高度信息按照图2的流程进行高度信息融合，得到一个更加精确的高度信息。

Claims (1)

1.一种基于视频合成孔径雷达的干涉视频测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、通过视频合成孔径雷达对目标进行测量，对获得的每个子孔径中的主、辅图像对，分别进行配准、滤波、去平地效应、解缠、反演目标的高度信息：

假设将一个大的合成孔径切割成K个子孔径，从而得到每个子孔径中对于同一个目标的高度测量值h，记为：

h₁,h₂,h₃,h₄,h₅,h₆,...h_K-1,h_K

其中h_i表示的是第i个子孔径所测量出来的目标的高度，i＝1,2,3,4,...K-1,K；

S2、将每个子孔径测量所得的高度值排序，求出排序后的中位值h_medium，若K为偶数，h_medium为两个中位数的均值，若K为奇数，h_medium为中位数；

S3、将所有子孔径的高度数值h_i与中位值h_medium之差求三次平方，然后加和，得到中值偏差三次方之和S：

然后，将中值偏差三次方之和S求算数平均，得到样本变异数V：

S4、将高度信息不符合的数值剔除，提高样本的精确度：

再次将所有子孔径的高度数值h_i与中位值h_medium之差求三次平方与3·V做比较：

将剔除后的样本高度值记为H_i，i＝1,2,3,...,n，其中n≤K；

S5、根据获得的样本高度，获得最终测量结果，具体为：

S51、将重新标记后的高度值H_i，求平均，得到平均高度H_p：

S52、计算残差平方和M：

S53、将H₁，H₂，H₃，H₄，H₅，...，H_n-1，H_n排序，得到中位值H_medium，若n为偶数，H_medium为两个中位数的均值，若n为奇数，H_medium为中位数；

S54、计算H_i和H_medium的平方差T：

S55、判断M与T的大小，若M≤T，最终高度H为：H＝H_p；

若M>T，最终高度H为：