[发明专利]一种SAR图像配准联系点粗差剔除方法

说明书

技术领域

本发明涉及测绘科学或合成孔径雷达干涉测量数据处理技术领域，具体为一种SAR图像配准联系点粗差剔除方法。

背景技术

合成孔径雷达干涉测量(Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR)技术是近年来发展迅速的空间对地观测新技术，因其覆盖范围广、测量精度高等优势，已被广泛应用于DEM生成和大范围地表形变监测。SAR图像配准是差分干涉测量处理的基础和重要环节之一。由于多次成像时卫星的轨道、姿态、SAR传感器工作状态并不完全相同，每幅影像的覆盖范围、入射角度、斜距及方位向分辨率等影像几何关系都在一定范围内有少量变化。利用影像间联系点的偏移量拟合最佳相对几何变换模型，将待配准影像重采样至主影像几何空间，使地面上回波点在两幅影像中处于同一位置，继而进行差分干涉处理生成有效的干涉相位图。

影像联系点偏移量的计算通常采用基于滑动窗口的互相干系数法，互相干系数最大所对应窗口中心像元的偏移量即为影像联系点偏移量。由于窗口内像元后向反射性质决定互相干系数的计算精度，利用互相干系数计算的影像联系点偏移量不可避免的包含粗差，如果不剔除这些粗差直接拟合相对几何变换模型，将影响配准精度，最终导致干涉失败。

目前应用最为广泛的抗差方法为选权迭代法，它将M估计作为未知参数的估计准则，是一种把粗差归入随机模型的稳健估计。现有研究表明，该方法的抗差性能与迭代初始权的取值密切相关，当观测值中包含大量粗差，传统最小二乘法(LS)获得的残差不能正确反映粗差分布，从而使初始权的定值出现偏差，利用这个有偏差的初始权进行迭代解算会影响最终结果的稳健性。

因此，提供一种能够有效剔除联系点偏移量粗差，提高SAR图像配准精度的SAR图像配准联系点粗差剔除方法，是一个值得研究的问题。

发明内容

为了解决现有技术中联系点偏移量粗差影响配准精度的问题，本发明的提供了一种能够有效剔除联系点偏移量粗差，提高SAR图像配准精度的SAR图像配准联系点粗差剔除方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种SAR图像配准联系点粗差剔除方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，利用互相干系数计算两幅SAR图像配准联系点偏移量；

步骤二，利用最小截尾二乘法(LTS)计算未知参数与单位权中误差的稳健初值与

步骤三，粗差剔除，基于LTS稳健初值，选取合适的权函数计算等价权初值在此基础上进行选权迭代，计算第k轮迭代未知参数估值如果满足：则可认为偏移量粗差被全部剔除，即为未知参数在抗粗差前提下的最优估值；

步骤四，利用未知参数在抗粗差前提下的最优估值，求解相对几何变换模型；

步骤五，基于相对几何变换模型，完成SAR图像配准。

进一步地，步骤一中所述基于互相干系数计算联系点偏移量的方法为：

假设主影像为M，待配准影像为S，利用滑动窗口法计算M与S的互相干系数Γ，Γ最大所对应窗口中心像元的偏移量即为联系点偏移量。

互相干系数的计算公式为：

式中，m与s分别代表M与S窗口内的像元，E(·)代表数学期望，^*为共轭计算符。

进一步地，步骤二中所述未知参数与单位权中误差稳健估值的计算方法为：

对配准联系点偏移量按Γ的大小重新排序，取前h个偏移量作为观测向量，利用最小二乘法(LS)计算未知参数与偏移量残差的稳健估值

h的计算公式为：

h＝int[n/2]+int[(b+1)/2]

式中，b为未知参数个数，n为偏移量总数。

单位权中误差稳健估值的计算公式为：

进一步地，步骤三中所述选择SAR图像配准的权函数为：

式中，σ₀为单位权中误差，v为偏移量残差。

进一步地，步骤三中所述等价权初值的计算公式为：

式中，P_i为第i个偏移量的权。

进一步地，步骤四中所述的收敛阈值χ₀＝0.001。

进一步地，步骤四中所述的相对几何变换模型为：

式中，Δx，Δy为距离向与方位向的偏移量，x，y为主影像M上坐标，a_ij，b_ij为未知参数。