JP2004191053A

JP2004191053A - Synthetic aperture radar device and numerical altitude model creation method

Info

Publication number: JP2004191053A
Application number: JP2002355409A
Authority: JP
Inventors: Chikako Ono; 千香子大野; Kenji Horiuchi; 健志堀内
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-12-06
Filing date: 2002-12-06
Publication date: 2004-07-08
Anticipated expiration: 2022-12-06
Also published as: JP3781004B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a synthetic aperture radar device and a numerical altitude model creation method capable of calculating efficient and highly accurate numerical altitude model by detecting a phase noise to an interferogram and by reducing the phase noise by using wavelet transformation when the phase noise is larger than a threshold. <P>SOLUTION: This device is equipped with a means for performing pulse transmission to an observation object, allowing acquired two SAR image data to interfere each other, and generating re-sample data wherein the interference becomes maximum, a means for calculating also the phase difference between either of the two SAR image data and the re-sample data and removing a plane phase to thereby create the interferogram, a means for detecting the phase noise of the interferogram and performing the wavelet transformation to thereby remove the phase noise, a means for developing a phase convoluted in 0-2π by the interferogram into an absolute phase, a means for converting to a high degree the absolute phase as an output from a phase unwrap means, and a means for correcting fore-shortening wherein a projection on the ground seems to fall down into a near range and calculating the numerical altitude model. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は観測対象の地上物に対して異なる２つの軌道からパルスを送信し、反射されたパルスから地上物の２つの合成開口レーダ（ＳｙｎｔｈｅｔｉｃＡｐｅｒｔｕｒｅＲａｄａｒ；以下、ＳＡＲ）画像データを再生し、これらのＳＡＲ画像データを利用して数値標高モデルを算出する合成開口レーダ装置及び数値標高モデル作成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、２つのＳＡＲ画像データを干渉させて数値標高モデルを算出する合成開口レーダ装置において、インタフェログラム（干渉画像）の位相ノイズをフィルタリング処理によって除去する手法が提案されている。（例えば、特許文献１）
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−８３２４３
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の合成開口レーダ装置は、画像の各画素に対して、その画素の位相値を周囲の画素の位相値を平均化して算出するフィルタリング処理を行って、位相ノイズを除去していた。このために、数値標高モデルの算出精度が劣化してしまうという課題があった。また、位相ノイズが小さい場合でもフィルタリング処理を行っていたため、位相ノイズの抑圧効果がほとんど得られない場合にも位相ノイズ除去を行っていた。
【０００５】
この発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、インタフェログラムに対して、位相ノイズを検出し、位相ノイズが閾値よりも大きい場合に、ウェーブレット変換を用いた位相ノイズ低減を行うことにより、効率的に高い精度の数値標高モデルを算出できる合成開口レーダ装置及び数値標高モデル作成方法を得ることを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明による合成開口レーダ装置は、観測対象の地上物に対して異なる２つの軌道から各々パルスを送信し、上記地上物から反射されたパルスを受信し、この受信パルスをビデオ信号に周波数変換し、ディジタル変換した受信信号を画像処理してＳＡＲ画像データを生成し、得られた２つのＳＡＲ画像データを干渉させ、その干渉性が最大となるリサンプルデータを作成するレジストレーション手段と、更に位相差データより２つのＳＡＲ画像データのうちの一方を選択し、このＳＡＲ画像データと上記リサンプルデータとの位相差を算出し、平面位相を除去してインタフェログラムを生成するインタフェログラム生成手段と、上記インタフェログラム生成手段より出力されるインタフェログラムの位相ノイズを検出し、この位相ノイズが閾値よりも大きい場合に、このインタフェログラムをウェーブレット変換して位相ノイズを除去する位相ノイズ手段と、上記インタフェログラムにおいて０〜２πに畳込まれている位相を絶対位相に展開する位相アンラップ手段と、位相アンラップ手段の出力の絶対位相を高度に変換する位相高度変換手段と、地上の突起物がニアレンジに倒れ込んで見えるフォアショートニングを補正し、数値標高モデルを算出するフォアショートニング補正手段とを備えたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態を、図を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の合成開口レーダ装置の実施の形態１を示す構成図である。合成開口レーダ装置は、パルスを出力する送信機１、後述の制御回路４から入力される周波数制御信号に基づいて時間とともに周波数を変化させた信号を出力する局部発振器２、送信機１に対してトリガ信号を発生するパルス変調器３、局部発振器２に対する周波数制御信号を出力する制御回路４、送受切換える送受切換器５、送受切換器５を介して送信機１から出力されるパルスを目標に対して送信し、また目標から反射されたパルスを受信するアンテナ６、アンテナ６より受信されたパルスを入力して、受信信号を出力する受信機７、受信機７から入力して受信信号を各パルス毎にレンジ圧縮した後、これらに対してアジマス圧縮し、その出力から画像データを生成する信号処理器８、２つの画像データの位相差からインタフェログラムを作成した後、数値標高モデルを作成するインタフェログラム処理部９から構成されている。
【０００８】
図２は、インタフェロメトリ処理部９の具体的回路構成の一例を示すブロック図である。インタフェロメトリ処理部９は、受信データをレンジ圧縮した後、アジマス圧縮し画像データを作成する信号発生部８、２つの画像データの相関が最大となる位置からリサンプルデータを作成するレジストレーション手段１０、このリサンプルデータと一つの画像データとの位相差から平面位相を除去したインタフェログラムを作成するインタフェログラム作成手段１１、インタフェログラムの位相ノイズを検出し、位相ノイズが閾値よりも大きい場合に、このインタフェログラムに対してウェーブレット変換を用いて位相ノイズを除去する位相ノイズ除去手段１２、インタフェログラムが２πのアンビギュイティを持っているため、０〜２πに畳込まれた位相を絶対位相に展開する位相アンラップ手段１３、アンラップ後の位相を高度に変換する位相高度変換手段１４、地表の突起物がニアレンジに倒れ込んで見えるフォアショートニングを補正するフォアショートニング補正手段１５から構成されている。
【０００９】
次に動作について、図３を参照して説明する。
制御回路４は、図３（ａ）（ｂ）のように時間とともに搬送波周波数がリニアに変化するように、周波数制御信号を制御して、局部発振器２に出力する。局部発振器２は、制御回路４から入力される周波数制御信号に基づいて搬送波周波数を設定した信号を出力する。時間ｔにおける信号の搬送波周波数ｆ（ｔ）は、周波数初期値をｆｏ、周波数変化率をｋとして、下記の式（１）に基づいて設定される。
【００１０】
【数１】

【００１１】
送信機１は、局部発振器２の出力を増幅し、パルス変調器３の送信トリガ信号に同期して、パルスを生成して出力する。送信機１から出力されたパルスは、送受切換器５を介してアンテナ６に給電され、アンテナ６より地上物に放射される。次いで、アンテナ６は、地上物から反射されたパルスを受信し、送受切換器５を介して、受信機７に出力する。パルスは受信機７において、ビデオ信号に周波数変換された後、位相検波及びディジタル変換され、受信信号として信号処理器８に出力される。
【００１２】
信号処理器８では、各パルス毎に受信機７から入力された受信信号に対して、図３（ｃ）（ｄ）のような特性をもつ信号を用いて畳込み演算を行う。これにより受信信号は図３（ｅ）のように、パルスの搬送周波数変化量Δｆの逆数１／Δｆに相当するパルス幅にレンジ圧縮される。
【００１３】
レンジ圧縮された各パルスの受信信号に対して、図３（ｃ）（ｄ）のような特性をもつ信号を用いて畳込み演算を行う。ここでｃは光速を表す。これにより受信信号はアジマス方向に圧縮される。
【００１４】
【数２】

【００１５】
アジマス圧縮後に生成された２つの画像データの出力をインタフェロメトリ処理部９に出力する。
【００１６】
次にインタフェロメトリ処理部９の動作について、特に図２、図４を参照して説明する。図４はウェーブレット変換を用いた位相ノイズ除去手段のフローチャートを示した図である。
【００１７】
レジストレーション手段１０は信号処理部８より入力された２つの画像データ（以下それぞれＳＬＣ１とＳＬＣ２という）の干渉性を下記の式（３）で定義される相関値Ｃ_０を用いて調べる。ここで、＊は共役複素数を表わす。
【００１８】
【数３】

【００１９】
相関が最も高い位置を調べて、２つの画像間のずれ量を求め、このずれ量をアフィン変換して、リサンプルデータを作成する。
【００２０】
次に、インタフェログラム作成手段１１は、リサンプルデータと画像データ（ＳＬＣ１）との位相差を求めて、インタフェログラムを作成する。このインタフェログラムには地表面を観測した場合に生じる位相成分（平面位相）が存在するため、地表面が等位相面となるように平面位相を除去する。図５に合成開口レーダ装置の概念図を示す。平面位相Φは、波長λ、軌道１における合成開口レーダ装置と地表面との距離Ｒ_１、軌道２における合成開口レーダ装置と地表面との距離Ｒ_２を用いて、下記の式（４）で求める。
【００２１】
【数４】

【００２２】
位相ノイズ除去手段１２を図４に示す。位相ノイズ検出１６は、インタフェログラム作成手段１１より入力したインタフェログラムから位相ノイズを検出して、この位相ノイズを予め設定した閾値と比較する。位相ノイズが閾値よりも大きい場合には、次のパラメータ設定処理１７進み、それ以外の場合には位相アンラップ手段１２に進む。パラメータ設定処理１７は、２次元に配列されたインタフェログラムデータΦ（ｎ_１、ｎ_２）（ｎ_１＝１、２、…Ｎｎ_２＝１、２、…、Ｎ）に対して、ウェーブレット縮退を適用する。但し、データ数Ｎは２のべき乗であるものとし、パラメータＬに対してＮ＝２^Ｌが成り立つものとする。ウェーブレット関数として例えばドベシィ（次数２）を用いた場合を考えて以下説明する。ドベシィのウェーブレット変換（次数２）のスケーリング関数を表わす数列Ｐ_ｋ（ｋ＝１、２、３、４）を設定する。
【００２３】
次に、この数式Ｐ_ｋより下記の式（５）によって数列Ｑ_ｋを求める。
【００２４】
【数５】

【００２５】
次いで２次元ウェーブレット変換１８は、インタフェログラムデータΦ（ｍ、ｎ）に対してアジマス方向（ｍ）に１次元のウェーブレット変換を行い、展開係数を求める。次に上記展開係数に対して、レンジ方向（ｎ）に１次元のウェーブレット変換を行い、下記の式（６）￣（９）に示す４種類の展開係数を求める。ここで、Ｐ_ｋはスケーリング関数の数列、Ｑ_ｋはウェーブレットの数列をそれぞれ表わす。また、Ｓ_ｍ，ｎ ^（ｊ）はレベルｊのスケーリング係数、Ｗ_ｍ，ｎ ^{（ｊ，ｈ）} はアジマス方向にスケーリング関数、レンジ方向にスケーリング関数を作用させた係数を示す。Ｗ_ｍ _，ｎ ^{（ｊ，ｖ）}はアジマス方向にウェーブレット、レンジ方向にスケーリング関数を作用させた係数、Ｗ_ｍ，ｎ ^{（ｊ，ｄ）}はアジマス及びレンジ方向にウェーブレットを作用させた係数を示す。次にスケーリング係数Ｓ_ｍ _、 _ｎ ^（ｊ）のみを、更に４つの成分に分解することをレベルｊまで繰り返す。
【００２６】
【数６】

【００２７】
次いで閾値計算１９は、各アジマス成分ｎ_１に対して、レベル０（ｊ＝０）の展開係数を用いてノイズの分散σ_ｎ１ ^（１）は下記の式（１０）で求める。但し、Ｍｅｄｉａｎ［・］は、数列の中間値、ｋは適当な係数を表わす。
【００２８】
【数７】

【００２９】
次いで、閾値ｔ_ｎ１を下記の式（１１）で求める。
【００３０】
【数８】

【００３１】
ウェーブレット縮退２０は、展開係数Ｓ_ｍ，ｎ ^{（ｊ−１）}、Ｗ_ｍ，ｎ ^{（ｊ−１，ｈ）}、Ｗ_ｍ，ｎ ^{（ｊ−１，ｖ）} 及びＷ_ｍ，ｎ ^{（ｊ−１，ｄ）} の絶対値を式（１１）で与えられる閾値ｔ_ｎ１と比較して、これよりも小さい場合には、その展開係数を０に置換する。
【００３２】
再構成（２次元ウェーブレット逆変換）２１は、ウェーブレット縮退後の展開係数を用いて、下記の式（１２）によってレベルｊから０まで再構成を行う。
【００３３】
【数９】

【００３４】
再構成によって得られたレベル０のスケーリング係数を、下記の式（１３）によってインタフェログラムの出力データとする。
【００３５】
【数１０】

【００３６】
位相アンラップ手段１３は、インタフェログラムは図６に示すように２πのアンビキュイティを持っているため、位相を高度に変換する前に、０〜２πに畳込まれた位相を絶対位相に展開する。次いで、位相高度変換手段１４は、アンラップ処理した後の位相Φを、下記の式（１４）によって高度に変換する。ここで、ｈは高度、Ｒはスラントレンジ、Ｂはベースライン（軌道間間隔）、θはオフナディア角、αはベースラインの傾きを表わす。
【００３７】
【数１１】

【００３８】
フォアショートニング補正手段１５は、電波の入射角度が水平でないため、高度に応じてスラントレンジが短縮されることにより、地表の山のような突起物がニアレンジに倒れ込んで見えるフォアショートニングを下記の式（１５）により算出し、式（１４）より差し引くことにより真の高度を求める。ここで、Δｒはフォアショートニング補正値、βは入射角を表わす。
【００３９】
【数１２】

【００４０】
この実施の形態によればインタフェログラムに対して位相ノイズを検出し、位相ノイズが閾値よりも大きい場合にウェーブレット変換を用いた位相ノイズ低減を行っているので、効率的に高い精度の数値標高モデルを算出することができる。
【００４１】
【発明の効果】
この発明によれば、ウェーブレット変換を用いてインタフェログラムの位相ノイズ低減を行っているので、数値標高モデルの高度精度を向上させる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１を示す合成開口レーダ装置の構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１におけるインタフェロメトリ処理部の構成図である。
【図３】この発明の実施の形態１におけるレンジ圧縮とアジマス圧縮の説明図
【図４】この発明の実施の形態１における位相ノイズ除去手段の構成図である。
【図５】この発明の実施の形態１における概念図である。
【図６】この発明の実施の形態１における位相アンラップ手段を示す説明図である。
【符号の説明】
１送信機、２局部発振器、３パルス変調器、４制御回路、５送受切換器、６アンテナ、７受信機、８信号発生部、９インタフェロメトリ処理部、１０レジストレーション手段、１１インタフェログラム作成手段、１２位相ノイズ除去手段、１３位相アンラップ手段、１４位相高度変換手段、１５フォアショートニング補正手段、１６位相ノイズ検出、１７パラメータ設定、１８２次元ウェーブレット変換、１９閾値計算、２０ウェーブレット縮退、２１再構成（２次元ウェーブレット逆変換[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention transmits pulses from two different orbits to a ground object to be observed, and reproduces two Synthetic Aperture Radar (hereinafter, SAR) image data of the ground object from the reflected pulses. The present invention relates to a synthetic aperture radar apparatus for calculating a digital elevation model using SAR image data and a digital elevation model creation method.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a synthetic aperture radar apparatus that calculates a digital elevation model by causing two SAR image data to interfere with each other, a method of removing phase noise of an interferogram (interference image) by filtering has been proposed. (For example, Patent Document 1)
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-2001-83243
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional synthetic aperture radar apparatus removes phase noise by performing a filtering process on each pixel of an image to calculate a phase value of the pixel by averaging the phase values of surrounding pixels. For this reason, there is a problem that the calculation accuracy of the digital elevation model is deteriorated. Further, since the filtering process is performed even when the phase noise is small, the phase noise is removed even when the effect of suppressing the phase noise is hardly obtained.
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problem, and it is an object of the present invention to detect phase noise in an interferogram and perform phase noise reduction using a wavelet transform when the phase noise is larger than a threshold. Accordingly, it is an object of the present invention to obtain a synthetic aperture radar apparatus and a digital elevation model creation method capable of efficiently calculating a digital elevation model with high accuracy.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
A synthetic aperture radar apparatus according to the present invention transmits a pulse from two different orbits to a ground object to be observed, receives a pulse reflected from the ground object, converts the received pulse into a video signal, and converts the frequency of the received pulse into a video signal. A registration unit for generating SAR image data by performing image processing on the digitally converted received signal, causing the two obtained SAR image data to interfere with each other, and creating resampled data having the maximum coherence; Interferogram generating means for selecting one of the two SAR image data from the phase difference data, calculating a phase difference between the SAR image data and the resampled data, removing a plane phase, and generating an interferogram; The phase noise of the interferogram output from the interferogram generating means is detected. Phase noise means for removing the phase noise by wavelet transforming the interferogram when larger than the value, phase unwrap means for expanding the phase convolved to 0 to 2π in the interferogram into an absolute phase, Phase elevation conversion means for converting the absolute phase of the output of the phase unwrapping means to high altitude, and fore shortening correction means for correcting fore shortening in which a protrusion on the ground is seen falling down to near range and calculating a digital elevation model It is.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a configuration diagram showing Embodiment 1 of a synthetic aperture radar device according to the present invention. The synthetic aperture radar apparatus includes a transmitter 1 that outputs a pulse, a local oscillator 2 that outputs a signal whose frequency changes with time based on a frequency control signal input from a control circuit 4 described later, and a transmitter 1. A pulse modulator 3 for generating a trigger signal, a control circuit 4 for outputting a frequency control signal to the local oscillator 2, a transmission / reception switch 5 for switching between transmission and reception, and a pulse output from the transmitter 1 via the transmission / reception switch 5 to a target The antenna 6 receives the pulse reflected from the target, receives the pulse received from the antenna 6, outputs the received signal, and outputs the received signal. After each range compression, these signals are subjected to azimuth compression, a signal processor 8 for generating image data from the output thereof, and an interferogram from the phase difference between the two image data. After creating, and a interferogram processing unit 9 to create a digital elevation model.
[0008]
FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a specific circuit configuration of the interferometry processing unit 9. The interferometry processing section 9 performs a range compression on the received data, and then performs an azimuth compression on the signal generation section 8 to create image data. The registration section creates resampled data from a position where the correlation between the two image data becomes maximum. 10, an interferogram creating means 11 for creating an interferogram in which a plane phase is removed from the phase difference between the resampled data and one image data, detecting phase noise of the interferogram, when the phase noise is larger than a threshold value. Phase noise removing means 12 for removing phase noise from the interferogram using wavelet transform. Since the interferogram has an ambiguity of 2π, the phase convolved with 0 to 2π is converted to an absolute phase. Unwrapping phase unwrapping means 13, highly convert unwrapped phase And a fore-shortening correcting means 15 for correcting fore-shortening in which a projection on the ground surface falls down to near range.
[0009]
Next, the operation will be described with reference to FIG.
The control circuit 4 controls the frequency control signal so that the carrier frequency changes linearly with time as shown in FIGS. 3A and 3B, and outputs the signal to the local oscillator 2. Local oscillator 2 outputs a signal in which a carrier frequency is set based on a frequency control signal input from control circuit 4. The carrier frequency f (t) of the signal at time t is set based on the following equation (1), where fo is the initial frequency value and k is the frequency change rate.
[0010]
(Equation 1)

[0011]
The transmitter 1 amplifies the output of the local oscillator 2 and generates and outputs a pulse in synchronization with the transmission trigger signal of the pulse modulator 3. The pulse output from the transmitter 1 is supplied to an antenna 6 via a transmission / reception switch 5 and is emitted from the antenna 6 to a ground object. Next, the antenna 6 receives the pulse reflected from the ground object, and outputs the pulse to the receiver 7 via the transmission / reception switch 5. The pulse is frequency-converted into a video signal in the receiver 7, phase-detected and digital-converted, and output to the signal processor 8 as a received signal.
[0012]
The signal processor 8 performs a convolution operation on the received signal input from the receiver 7 for each pulse by using signals having characteristics as shown in FIGS. As a result, the received signal is range-compressed to a pulse width corresponding to the reciprocal 1 / Δf of the carrier frequency change Δf of the pulse, as shown in FIG.
[0013]
A convolution operation is performed on the received signal of each range-compressed pulse using signals having characteristics as shown in FIGS. Here, c represents the speed of light. As a result, the received signal is compressed in the azimuth direction.
[0014]
(Equation 2)

[0015]
The output of the two image data generated after the azimuth compression is output to the interferometry processing unit 9.
[0016]
Next, the operation of the interferometry processing unit 9 will be described with particular reference to FIGS. FIG. 4 is a diagram showing a flowchart of the phase noise removing means using the wavelet transform.
[0017]
Registration means 10 determined using the correlation values C _0, defined coherence in equation (3) below the two image data input from the signal processing unit 8 (hereinafter referred to respectively SLC1 and SLC2). Here, * represents a conjugate complex number.
[0018]
[Equation 3]

[0019]
A position having the highest correlation is checked to determine a shift amount between the two images, and the shift amount is affine-transformed to create resampled data.
[0020]
Next, the interferogram creating means 11 finds a phase difference between the resampled data and the image data (SLC1), and creates an interferogram. Since the interferogram has a phase component (plane phase) generated when the ground surface is observed, the plane phase is removed so that the ground surface becomes an equal phase plane. FIG. 5 shows a conceptual diagram of the synthetic aperture radar device. Planar phase [Phi, wavelength lambda, the distance R ₁ between the synthetic aperture radar system and the ground surface in the track _1, using the distance R ₂ of the synthetic aperture radar system and the ground surface in the track 2, the following equation (4) Ask.
[0021]
(Equation 4)

[0022]
FIG. 4 shows the phase noise removing means 12. The phase noise detector 16 detects phase noise from the interferogram input from the interferogram creating means 11 and compares this phase noise with a preset threshold. If the phase noise is larger than the threshold, the process proceeds to the next parameter setting process 17, otherwise, the process proceeds to the phase unwrapping unit 12. The parameter setting processing 17 performs wavelet degeneration on the interferogram data Φ (n ₁ , n ₂ ) (n ₁ = 1, 2,..., N n ₂ = 1, 2,..., N) arranged two-dimensionally. Apply However, it is assumed that the number of data N is a power of 2, and N = 2 ^L holds for the parameter L. A description will be given below, considering a case where, for example, Dobesy (degree 2) is used as the wavelet function. A sequence P _k (k = 1, 2, 3, 4) representing a scaling function of the Dobesy wavelet transform (order 2) is set.
[0023]
Next, a sequence Q _k is _obtained from the formula P _k by the following formula (5).
[0024]
(Equation 5)

[0025]
Next, the two-dimensional wavelet transform 18 performs one-dimensional wavelet transform on the interferogram data Φ (m, n) in the azimuth direction (m) to obtain expansion coefficients. Next, one-dimensional wavelet transform is performed on the expansion coefficients in the range direction (n) to obtain four types of expansion coefficients represented by the following equations (6) ￣ (9). Here, P _k represents a sequence of scaling functions, and Q _k represents a sequence of wavelets. S _{m, n} ^(j) indicates a scaling coefficient of level j, and W _{m, n} ^{(j, h)} indicates a coefficient obtained by applying a scaling function in the azimuth direction and a scaling function in the range direction. W _m _{, n} ^{(j, v)} indicates a coefficient obtained by applying a wavelet in the azimuth direction and a scaling function in the range direction, and W _{m, n} ^{(j, d)} indicates a coefficient obtained by applying a wavelet in the azimuth and range direction. Next, decomposition of only the scaling coefficient S _m _, _n ^(j) into four components is repeated up to the level j.
[0026]
(Equation 6)

[0027]
Threshold calculation 19 then, for each azimuth components _{n 1,} variance sigma _n1 ⁽¹⁾ of the noise using the expansion coefficient of the level 0 (j = 0) is determined by the following equation (10). Here, Median [•] represents an intermediate value of the sequence, and k represents an appropriate coefficient.
[0028]
(Equation 7)

[0029]
Next, the threshold value t _n1 is obtained by the following equation (11).
[0030]
(Equation 8)

[0031]
The wavelet degeneracy 20 includes expansion coefficients S _{m, n} ^(j−1) , W _{m, n} ^{(j−1, h)} , W _{m, n} ^{(j−1, v),} and W _{m, n} ^{(j−1, j} ⁾ ^. The absolute value of ^d) is compared with the threshold value _tn1 given by the equation (11). If the absolute value is smaller than this, the expansion coefficient is replaced with 0.
[0032]
The reconstruction (inverse two-dimensional wavelet transform) 21 performs reconstruction from level j to 0 by the following equation (12) using the expansion coefficients after wavelet degeneration.
[0033]
(Equation 9)

[0034]
The scaling coefficient of level 0 obtained by the reconstruction is used as output data of the interferogram by the following equation (13).
[0035]
(Equation 10)

[0036]
Since the interferogram has an ambiguity of 2π as shown in FIG. 6, the phase unwrapping unit 13 expands the phase convolved to 0 to 2π into an absolute phase before highly converting the phase. Next, the phase height conversion means 14 converts the phase Φ after the unwrapping processing into a height by the following equation (14). Here, h is the altitude, R is the slant range, B is the baseline (inter-orbit interval), θ is the off-nadir angle, and α is the slope of the baseline.
[0037]
[Equation 11]

[0038]
The foreshortening correction means 15 calculates the foreshortening, in which the slant range is shortened in accordance with the altitude, so that a projection like a mountain on the ground surface falls down to the near range because the incident angle of the radio wave is not horizontal, by the following formula ( 15), and the true altitude is obtained by subtracting from equation (14). Here, Δr represents a foreshortening correction value, and β represents an incident angle.
[0039]
(Equation 12)

[0040]
According to this embodiment, the phase noise is detected from the interferogram, and when the phase noise is larger than the threshold value, the phase noise is reduced using the wavelet transform. Can be calculated.
[0041]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the phase noise of the interferogram is reduced by using the wavelet transform, there is an effect of improving the altitude accuracy of the digital elevation model.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a synthetic aperture radar device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of an interferometry processing unit according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram of range compression and azimuth compression according to the first embodiment of the present invention; FIG. 4 is a configuration diagram of a phase noise removing unit according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 5 is a conceptual diagram according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a phase unwrapping unit according to the first embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 transmitter, 2 local oscillator, 3 pulse modulator, 4 control circuit, 5 transmission / reception switch, 6 antenna, 7 receiver, 8 signal generator, 9 interferometry processing unit, 10 registration means, 11 interferogram creation Means, 12 phase noise removing means, 13 phase unwrapping means, 14 phase altitude conversion means, 15 foreshortening correction means, 16 phase noise detection, 17 parameter setting, 18 two-dimensional wavelet transform, 19 threshold value calculation, 20 wavelet degeneration, 21 re Configuration (2D inverse wavelet transform

Claims

Pulses are transmitted from two different orbits to the ground object to be observed, the pulse reflected from the ground object is received, the received pulse is frequency-converted into a video signal, and the digitally converted received signal is subjected to image processing. Registration means for generating Synthetic Aperture Radar (SAR) image data, causing two obtained SAR image data to interfere with each other, and creating resampled data having the maximum coherence;
An interferogram generating means for selecting one of the two SAR image data, calculating a phase difference between the SAR image data and the resampled data, removing a plane phase, and generating an interferogram;
Phase noise removing means for detecting phase noise of the interferogram output from the interferogram generating means, and when the phase noise is larger than a threshold, removing the phase noise by wavelet transforming the interferogram;
Phase unwrapping means for expanding the phase convolved to 0 to 2π in the interferogram into an absolute phase;
Phase height conversion means for converting the absolute phase of the output of the phase unwrap means to a high degree,
Fore shortening correction means for correcting fore shortening that a ground protrusion falls down to the near range and calculating a digital elevation model,
A synthetic aperture radar device comprising:

Pulses are transmitted from two different orbits to the ground object to be observed, the pulse reflected from the ground object is received, the received pulse is frequency-converted into a video signal, and the digitally converted received signal is subjected to image processing. A first step of generating synthetic aperture radar (SAR) image data, causing two obtained SAR image data to interfere with each other, and generating resampled data having the maximum coherence;
A second step of selecting one of the two SAR image data, calculating a phase difference between the SAR image data and the resampled data, removing a plane phase, and generating an interferogram;
A third step of detecting phase noise of the interferogram and, if the phase noise is greater than a threshold, removing the phase noise by wavelet transforming the interferogram;
A fourth step of expanding the phase convolved to 0 to 2π in the interferogram into an absolute phase;
A fifth step of highly converting the absolute phase of the output of the phase unwrapper,
A sixth step of compensating fore shortening in which protrusions on the ground are seen falling down to the near range and calculating a digital elevation model;
A digital elevation model creation method, comprising: