高精度InSAR系统干涉处理算法及软件研究

【摘要】：InSAR技术是将传统的合成孔径雷达技术与干涉测量技术结合起来,由双天线模式或单天线重复轨道模式对同一地区雷达成像生成的两幅SAR复图像,利用这两幅复图像的干涉相位信息提取地表的三维信息和高程变化信息。InSAR作为一项极具研究价值的空间对地测量技术,不管是在国民经济发展领域,还是军事领域都得到了广泛的应用,其战略地位和作用引起了世界各国的高度关注。本文研究的是SAR图像后续高精度干涉处理的问题,主要是InSAR数据处理的三大关键技术：图像配准,干涉相位滤波和相位解缠。通过完善相应干涉处理算法,并编写干涉处理软件,以方便对InSAR数据进行直接处理,进一步推广InSAR技术的应用水平。主要有以下几个方面的内容：1.图像配准主要是解决空问失相关造成的失配问题。传统的图像配准算法很难同时满足配准精度和速度的要求,本文研究一种基于相关函数的分块多级图像配准方法,在保持相关函数法稳健性的基础了,对相关系数进行快速计算,大大提高了配准的速度。2.干涉相位滤波是对配准后获取的干涉相位进行相位滤波,去除噪声的影响。目前的相位滤波算法在追求滤波质量时一般会牺牲掉图像的空间分辨率或滤波速度,本文研究了一种快速干涉相位滤波方法和Sigma自适应滤波方法。前者大大提高了相位滤波的速度；后者很好地滤除了噪声并保持图像的细节特征。3.相位解缠是对滤波后的相位进行处理,恢复被模糊掉的相位周期,获取无缠绕干涉相位。针对传统的相位解缠算法不能兼顾解缠精度和速度的问题,本文研究一种基于密集残差点划分的快速相位解缠算法和基于最大堆的质量指导快速相位解缠算法。通过实际InSAR数据验证,这两种算法在相位解缠精度和速度上都得到大大的提升。4.本论文编写了InSAR系统干涉处理软件,实现了SAR图像配准、干涉相位滤波、干涉相位解缠三个干涉处理环节,最终生成了高精度无缠绕干涉相位。经过实际InSAR数据验证,本软件具有良好的稳定性,处理速度非常快,且处理精度高。
【关键词】：干涉合成孔径雷达(InSAR) 图像配准 干涉相位滤波 相位解缠 干涉处理软件
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN957.52