一种基于导航卫星双基地干涉SAR系统的多角度图像关联方法

本发明属于双基地干涉sar，具体涉及一种基于导航卫星双基地干涉sar系统的多角度图像关联方法。

背景技术：

1、基于导航卫星系统双基地干涉合成孔径雷达(gnss-inbsar)是一种以导航卫星作为外辐射源，在地面或近地面布置接收机以接收目标场景回波的双基地sar系统。随着导航卫星系统不断完善、扩充，导航卫星数量持续增加，在地表任意地点上空，可观测到至少16颗不同角度的导航卫星，通过对不同卫星的选用，可以实现3维的形变监测。同时，相比与传统的低轨干涉sar，基于导航星的干涉sar系统具有重轨时间短、覆盖范围广、可实现时空连续监测、成本低等突出优势。

2、gnss-inbsar系统采用ps技术，在三维形变反演处理中，需要得到一个ps点在至少三个方向上的形变量，也就是需要关联不同角度下的一维形变测量结果。然而，系统的随机误差和地形信息误差会导致ps点的聚焦位置发生偏移。同时系统参数决定了导航星图像的分辨率低于传统的干涉sar，这使得图像纹理信息模糊，无法通过图像信息实现多角度的图像关联。因此，针对基于导航卫星双基地sar系统的多角度图像关联问题需要解决。

技术实现思路

1、针对gnss-inbsar系统在三维形变反演处理中存在的问题，本发明提供一种基于导航卫星双基地干涉sar系统的多角度图像关联方法。

2、实现本发明的技术方案如下：

3、一种基于导航卫星双基地干涉sar系统的多角度图像关联方法，具体过程为：

4、计算任一卫星图像上全部ps点的实际控制区域的集合，其中ps点的实际控制区域为：与该ps存在相同形变量的控制区域及以所述相同形变量的控制区域边界为中心的3db分辨单元的合集的叠加所形成的区域；

5、将所有卫星所对应的实际控制区域进行叠加，筛选出关联区域，所述关联区域为同属于三颗以上卫星的实际控制区域，对所述关联区域所对应卫星图像进行关联。

6、进一步地，本发明每一ps点的实际控制区域的获取过程如下：

7、以距离r为约束条件，所述距离r内任意一点的形变量与a点的形变量相同，基于该约束条件确定ps点的控制区域；

8、确定ps点控制区域的边界，计算以所述边界为中心的3db分辨率单元的集合；

9、将所述ps点的实际控制区域和控制区域边界为中心的3db分辨单元的合集进行叠加，得到ps点的实际控制区域。

10、进一步地，本发明所述筛选出关联区域的具体过程为：

11、针对每一颗卫星，将实际控制区域内的像素值置1，区域位置的像素值置0；然后将全部卫星的实际控制区域进行叠加，筛选出叠加后的图像中像素值大于等于3的区域，所筛选出的区域为图像存在关联的区域，基于该关联区域可以实现三维形变反演。

12、进一步地，本发明在筛选出所述关联的区域还进一步包括对关联区域的归一化处理，获得每个关联区域的归一化重合度，并将所述归一化重合度小于谁当阈值的关联区域剔除。

13、进一步地，本发明所述关联区域的归一化处理为：

14、设有关联区域f1有e颗卫星在上重合，计算最大重合面积为e颗星实际控制区域的合集，则对关联区域f1进行归一化重合度处理，得到：

15、

16、进一步地，本发明还进一步包括利用高程信息对ps点的位置进行修正。

17、进一步地，本发明所述ps点的位置采用同一卫星所采集的多幅图像的位置的均值作为最终的ps点的位置。

18、进一步地，本发明所述利用高程信息对ps点的位置进行修正的过程为：

19、令dem误差的步进量ddem取遍1至5，分别计算对应的关联区域，并从5个关联区域中选定最大作为最终的关联区域。

20、有益效果：

21、第一，本发明首先定义了ps点的控制区域，并基于时序图像控制区域图的叠加，初步实现了多角度的图像关联，该方法解决了gnss-inbsar系统下，由于系统的双基地构型变化以及较低的二维分辨率使得在不同角度下难以实现ps点关联的问题，对gnss-inbsar系统的实际应用有着重要作用。

22、第二，本发明计算利用归一化重合度，并将归一化重合度小于设定阈值的关联区域剔除，从而补充了随机误差所带来的的影响。

23、第三，本发明利用高程测量误差对ps点的位置进行补偿，提升了ps点位置测量准确性，实现了不同角度图像的最大关联，尽可能的提升了三维形变监测的效率。

技术特征：

1.一种基于导航卫星双基地干涉sar系统的多角度图像关联方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述一种基于导航卫星双基地干涉sar系统的多角度图像关联方法，其特征在于，每一ps点的实际控制区域的获取过程如下：

3.根据权利要求1所述一种基于导航卫星双基地干涉sar系统的多角度图像关联方法，其特征在于，所述筛选出关联区域的具体过程为：

4.根据权利要求1-3中的任一项所述一种基于导航卫星双基地干涉sar系统的多角度图像关联方法，其特征在于，在筛选出所述关联的区域还进一步包括对关联区域的归一化处理，获得每个关联区域的归一化重合度，并将所述归一化重合度小于谁当阈值的关联区域剔除。

5.根据权利要求4所述一种基于导航卫星双基地干涉sar系统的多角度图像关联方法，其特征在于，所述关联区域的归一化处理为：

6.根据权利要求1-3中的任一项所述一种基于导航卫星双基地干涉sar系统的多角度图像关联方法，其特征在于，还进一步包括利用高程信息对ps点的位置进行修正。

7.根据权利要求1-3中的任一项所述一种基于导航卫星双基地干涉sar系统的多角度图像关联方法，其特征在于，所述ps点的位置采用同一卫星所采集的多幅图像的位置的均值作为最终的ps点的位置。

8.根据权利要求6所述一种基于导航卫星双基地干涉sar系统的多角度图像关联方法，其特征在于，所述利用高程信息对ps点的位置进行修正的过程为：

技术总结
本发明提供一种基于导航卫星双基地干涉SAR系统的多角度图像关联方法，属于双基地干涉SAR技术领域，该方法的具体过程为：首先，计算任一卫星图像上全部PS点的实际控制区域的集合，其中PS点的实际控制区域为：与该PS存在相同形变量的控制区域及以所述相同形变量的控制区域边界为中心的3dB分辨单元的合集的叠加所形成的区域；其次，将所有卫星所对应的实际控制区域进行叠加，筛选出关联区域，所述关联区域为同属于三颗以上卫星的实际控制区域，对所述关联区域所对应卫星图像进行关联。

技术研发人员：刘飞峰,王战泽,尚润泽,周经天,吕瑞宏
受保护的技术使用者：北京理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13