[发明专利]基于分层量化跟踪策略的UKF相位展开方法

说明书

技术领域

本发明涉及干涉合成孔径雷达技术领域，具体涉及一种基于分层量化跟踪策略的UKF相位展开方法。

背景技术

干涉合成孔径雷达(Interferometry Synthetic Aperture Radar，INSAR)继承了普通SAR成像优点，与传统的可见光、红外遥感技术相比，具有全天候、全天时的工作能力，可以弥补光学传感器在时间和空间上受限造成的观测“盲区”，使其在地质灾害与极地冰川监测、极地和热带雨林区域测绘等方面有着特殊的应用。干涉相位展开是INSAR技术应用中最为关键的步骤和难点问题，一直以来都是INSAR数据处理技术研究中的焦点问题，吸引国内外众多学者关注，并提出了很多解决方法。

到目前为止，传统相位展开方法基本上可归结为以下二大类：第一类是以Goldstein枝切法(Branch-cut algorithm)、质量引导方法(quality guided path-following algorithm)、掩膜切线法(Mask cut algorithm)、Flynn的最小不连续法(Minimum Discontinuity Algorithm)，网络流方法(network flow)为代表的路径跟踪法(Path-following algorithm)；第二类是以最小二乘法(least-square)和共扼梯度法(Preconditioned conjugate gradient，PCG)为代表的最小范数法(Minimum-norm algorithm)。

第一类相位展开方法能在地势平缓干涉图或相位残点稀疏干涉图获得较好结果，但当干涉图相位残差点密度较高时，则存在难以选择合适“工作路径”避开相位残点对相位展开结果影响的问题。第二类相位展开方法虽能避开路径跟踪方法中如何选择合适的跟踪策略的难题，并获得平滑展开结果，但容易将变化剧烈或者不连续的相位平滑而产生条纹丢失现象，导致其展开相位出现较大的误差。

此外，传统相位展开方法本身没有噪声抑制能力，故在相位展开之前，必须尽可能地滤除干涉图中的相位噪声，这必然增加前续干涉噪声滤波方法的难度和复杂性。现有文献研究表明干涉滤波方法噪声抑制能力通常取决于其窗口大小，滤波窗口越大，其噪声抑制能力越强。小窗口滤波方法能保持干涉图条纹边缘特性，却难以有效滤除相位噪声，从而不利后续相位展开工作；大窗口滤波器在较为彻底的滤除相位噪声的同时却易带来干涉条纹模糊，反而破坏原始干涉图相位信息，导致最终获得相位展开结果与真实展开相位图严重不一致。特别地，对于条纹复杂且密集的干涉图而言，前置噪声滤波器很难在彻底滤除噪声的同时保持干涉图条纹的边缘特性，导致上述传统方法难以有效解决这类干涉图的展开问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有相位展开方法误差大和效率低的问题，提供一种基于分层量化跟踪策略的UKF相位展开方法。

为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

基于分层量化跟踪策略的UKF相位展开方法，其特征是，

步骤1，利用干涉相位质量图把干涉像元分为不同等级，从高质量等级像元到低质量等级像元的过程展开干涉图；

步骤2，建立基于干涉图相干系数或伪相干系数，以及相位微分偏差的展开路径引导图；

步骤3，引入量化路径引导图策略，把已展开像元的邻接缠绕像元放入排队阵列中作为待展开像元，并根据排队阵列中待展开像元的量化路径引导值的大小确定展开次序，在每一展开步骤中利用无味卡尔曼滤波(UKF)相位展开方法展开排队阵列中量化路径引导值最大的待展开像元，并最终完成所有缠绕像元的相位展开。

所述步骤3具体为：

步骤3.1，创建空的优先排对阵列，定义指向量化路径引导值最大的待展开像元的指针，并将该指针的初始值置为0；

步骤3.2，展开干涉图的第1级像元，其它级像元被掩去；

步骤3.2.1，在干涉图的第1级像元中选择某一非边界上的像元作为起始像元，把其缠绕相位作为展开相位；

步骤3.2.2，在邻接起始像元的四个缠绕像元中，把属于第1级的缠绕像元标记为待展开像元，并根据待展开像元的整数的量化路径引导值，分别把上述待展开像元嵌入到优先排队阵列相应的连接列表的顶部；把指针的值与上述待展开像元的整数的量化路径引导值的最大者作比较，并保证指针始终指向量化路径引导值最大的待展开像元；若邻接起始像元的四个缠绕像元中没有属于第1级的缠绕像元，则转至步骤3.3；