[发明专利]一种结合路径跟踪的多基线InSAR高程重建方法

说明书

本发明公开了一种结合路径跟踪的多基线InSAR高程重建方法，1）获取干涉相位质量图；2）选择相位质量值最大的非边界点，用最大似然算法对非边界点进行最大似然估计得估计高程值；3）将起始像素点4邻域中未解缠的点，按相位质量从大到小排列作为邻接列；4）取邻接列中质量最好的点，以该点为中心3*3的窗口内计算该窗口内已解缠像素点间的被估计点的高程值，若最大高程差小于阈值，则该点保持连续；否则该点为突变点，并将该点4邻域中未解缠的点加入邻接列；5）判断邻接列是否为空，若非空，则继续执行步骤4）；若为空，则算法结束，得到重建的高程图。该方法有效消除了ML算法中的毛刺现象，提高了多基线InSAR高程重建精度，且具有良好的运算效率。

技术领域

本发明涉及多基线InSAR高程重建技术领域，具体是一种结合路径跟踪的多基线InSAR高程重建方法。

背景技术

干涉合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar Interferometry，InSAR)可以高精度，高可靠性地获取地表三维信息和高程变化信息，被广泛应用于海洋监控、火山监测、地震检测和数字高程重建等领域。相位解缠又是InSAR技术应用的关键步骤，传统的单基线相位解缠技术受限于Itoh相位连续性假设，通常难以有效获取不连续地形干涉图的真实干涉相位。有鉴于此，各种不受Itoh相位连续性条件限制的多通道InSAR相位解缠技术相继被提出。

1994年，Xu提出了基于中国余数定理(Chinese Remainder Theorem，CRT) 的多通道相位解缠技术，用多幅基线满足两两互质的干涉图构建同余方程组，利用CRT求得唯一解，能有效地克服了相位模糊问题，可从理想状态的无噪声干涉图中获取精确的解缠相位。袁志辉等提出了闭环鲁棒的CRT多通道相位解缠技术，改善了CRT多通道相位解缠技术噪声鲁棒性，可有效地从噪声较小的多幅干涉图获取目标高程信息。Ghiglia等提出了多基线最大似然函数(Maximum Likelihood，ML)法，该方法利用真实相位与缠绕相位符合圆高斯分布的性质，使用贝叶斯条件概率对真实相位进行估计，在低噪声情况下能得到较好的解缠结果，但在噪声较大时，解缠结果出现大量“毛刺”点，算法鲁棒性较差。为了消除 ML估计中的“毛刺”点，提高ML算法的鲁棒性，Ferraiuolo，Pascazio等人提出基于高斯马尔科夫随机场(Markov Random Fields，MRFs)的最大后验概率 (Maximum a posteriori，MAP)估计方法，利用马尔科夫随机场统计分布模型来描述高程的先验分布，将相位解缠转化成为能量函数最小化的优化问题，再使用迭代条件模型(ICM)进行求解。基于马尔科夫随机场的MAP算法，需要估计复杂的超参数，耗时较长，Giampaolo提出一种全变分(Total Variation，TV) 模型的MAP算法，避免了复杂的超参数估计，大大缩短了运行时间，但由于缺少局部信息，算法精度有所下降。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，而提供一种结合路径跟踪的多基线InSAR高程重建方法，在路径跟踪策略的指导下通过边缘检测区分出连续与不连续区域，在连续区域则引入邻域约束，提高算法的抗噪性；在不连续区域则不引入邻域约束，避免邻域约束引起的误差传递现象。本发明将传统单基线算法的框架引入多基线算法中，提高了多基线算法的鲁棒性。本发明能够有效消除ML估计中的“毛刺”现象，重建高程精度高于MAP算法，且运行速度相比MAP算法得到大大提升。

实现本发明目的的技术方案是：

一种结合路径跟踪的多基线InSAR高程重建方法，包括如下步骤；

1)获取干涉相位质量图

获取干涉合成孔径雷达SAR图像中最长基线对应的二维干涉图，即缠绕相位图，对二维干涉图进行预处理，获得干涉图像中反映干涉像元质量的像元的相位质量值，即干涉相位质量图，指导相位展开路径，干涉相位质量图由干涉图直接获得，相位质量值ρ_m,n的计算公式为：