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1、InSAR复影像配准姓名：姓名： 赵家乐赵家乐内容摘要研究目的及意义国内外研究现状参考文献处理过程及结果分析复影像匹配基本思想一、研究目的及意义w研究目的及意义INSAR是20世纪发展最为迅速、被认为具有最 大应用潜力的新型遥感技术。它能够充分利用 雷达回波所携带的相位信息准确获取地面的高 程信息，进而建立DEM。复影像配准的质量优劣直接影响着生成干涉条 纹的质量，进而影响提取DEM的精度，所以探 索针对INSAR复影像的匹配方法，对于提高 INSAR干涉条纹图的质量、改善可量测性，缩 短数据处理周期等具有重要意义。 目前多数星载SAR干涉测量是利用单一天线在近 平行的两个轨道上对同一地区进行
2、重复观测来获取两 幅复图像的,我们称之为重复轨道(或重复通过)干涉测 量。由于两次成像之间天线的相对位置随着两个轨道 之间的相对位置变化而变化，由此得到的两幅复图像 之间的位置关系也是复杂多变的。同时，为了进行干 涉测量两个轨道之间必须存在一段间距(称为基线距)。 这就使得在轨完全平行的情况下，两幅复图像所对应 的地面视场也是不一样的。鉴于上述复杂情况，有必 要对星载SAR重复轨道干涉数据的精确配准问题进行 深入研究。一、研究目的及意义内容摘要国内外研究现状研究目的及意义参考文献处理过程及结果分析复影像匹配基本思想二、国内外研究现状配准技术发展历史及现状vGabriel和Gold(Gabrie
3、l 1968)在处理SIR-B时提出的最大干涉频 谱法是在频率域中得到二维频谱并找到其最大的峰值进行配准，其 算法比较复杂，但匹配精度很高v在 90 年代，Q.Lin和Vesecky给出了一种新的利用平均扰动函数 的配准方法。v90 年代末，Scheiber 和 Moreira 给出了另一种图像配准方法 频谱差异法。v目前国内外很多关于InSAR影像的配准方法基本上是在确定控制 点的基础上，以控制点拟合多项式，并对待配准数据进行重新组织 ，或者说将其数据进行坐标转换和数据重采样，来实现配准。内容摘要研究目的及意义国内外研究现状参考文献处理过程及结果分析复影像匹配基本思想什么是复影像配准？三、复
4、影像配准基本思想我们以重复轨道干涉测量为例,由于两次航过分 别独立进行,成像结果中像素对应的地面样点很 难重合,经常是一次成像的地面样点,插在另一次 的样点之间。另外,两次航过的成像几何差别,使 地面与各航过的斜平面的夹角不同,致使两个航 过成像的地面样点点距不同,两次成像的像素对 应的地面离散样点从根本上不可能完全重合，欲 使其重合,就必须要进行某种处理,这一处理就是 复影像配准w配准的基本原则 三、复影像配准基本思想配准目的是使两幅复图像中同一位置的像 素对应地面上的同一回波点，得到的干涉相位 具有较高的信噪比。其关键在于确定两幅复图 像之间匹配位置的相对偏移量，然后对其中的 一幅复图像进
5、行重采样，从而完成两幅复图像 之间的配准。整个干涉复图像的配准可以分为三个步骤 ：1)粗配准；2)像元级配准；3)亚像元级配准。w配准的基本特点 三、复影像配准基本思想 SAR影像由于斑点，噪声的影响,使得不论人工配 准还是自动配准都比光学影像之间的配准困难得多。 在InSAR数据处理中,复影像配准要求的精度高。 INSAR数据中相位信息对位置变化是非常敏感的,高 精度的影像配准是准确测定干涉相位信息的基础。 InSAR复影像配准的数据计算量大。 SAR影像上的特征不明显。w复影像配准的常用算法三、复影像配准基本思想常用的配准方法主要有：相关系数法，相干 系数法，最大频谱法，最小平均波动函数法
6、，相 位差最小二乘法等。内容摘要处理过程及结果分析研究目的及意义国内外研究现状参考文献复影像匹配基本思想w数据选取试验数据为ERS一1/2卫星数据四、处理过程及结果分析w主要步骤四、处理过程及结果分析InSAR 复影像对的配准过程主要分为三个步骤： 步骤 1：利用卫星轨道参数进行粗配准，配准精度 大约为 30 个像元。 步骤 2：基于窗口匹配的像元级配准。配准精度大约为 1 个像元 步骤 3：亚像元级配准。亚像元级的配准方法与像元级的配准类似，可以在空间域或w流程图四、处理过程及结果分析主影像距离向预滤波（粗）方位向滤波基于卫星轨道粗配准像元级配准亚像元级配准辅图像重采样辅影像方位向滤波距离向
7、预滤波（细）干涉条纹生成与相干系数计算四、处理过程及结果分析图4.1 主图像能量图（距离向5视 ）图4.2 辅图像能量图（距离向5视 ）四、处理过程及结果分析w处理过程1.干涉复影像数据准备试验中的ERS一1/2卫星数据采用的是卫星图 像的传统格式CEOS格式。试验区域大小分别 为512x512像素和448x448像素。四、处理过程及结果分析w处理过程2.参考点的确定试验处理中采用的方法是“控制点”法,因此选 择并高精度的保证参考点的匹配的精度是非 常关键的“在试验中采用参考点确定格网进行 局部拟合重采样的策略”采用不同的格网间格 大小进行试验。四、处理过程及结果分析a b c d 图4.3
8、采用不同格网间距处理生成的干涉条纹图四、处理过程及结果分析w处理过程3.粗配准在两幅图像大概对应的情况下,试验中采用采 用相干系数法对参考点进行粗匹配。配准的 目标窗口为2525像素,搜索窗口为3535像 素。四、处理过程及结果分析w处理过程4.精配准以参考点粗配准的结果为初始值,采用基于相 干系数拟合的方法对参考点进行精配准，插 值的间隔为0.01个像素。四、处理过程及结果分析w处理过程5.辅影像重采样利用格网上的四个角的参考点的精配准 坐标,采用双线性插值的方法,计算出格网间主 图像上逐点对应的辅图像的配准点的位置坐 标。由于得到的辅影像配准点的位置坐标是 非整像素的,因此需要对辅影像进行
9、重采样。 试验中分别采用了双线性插值采样和双三次 卷积采样进行采样试验。四、处理过程及结果分析图4.4 主图像匹配点（单视） 图4.5 辅图像匹配点（单视 ）四、处理过程及结果分析图4.6 相干图 图4.7 相干系数法粗配准干涉条纹图图4.8 精配准干涉条纹图（双三次卷积 ）四、处理过程及结果分析图4.9 精配准干涉条纹图（双线性内插 ）四、处理过程及结果分析w处理过程6.生成干涉相位图将主影像和重采样后的辅影像进行共扼相 乘,得到干涉相位图,将其进行灰度化处理后生 成干涉条纹图。四、处理过程及结果分析w处理过程7.生成相干图将主影像和重采样后的辅影像以3x3像素 的窗口大小逐点计算相干系数,
10、进行灰度化处 理,生成相干图。w结果分析相干系数统计四、处理过程及结果分析w结果分析相干系数统计四、处理过程及结果分析粗配准精配准w结论四、处理过程及结果分析1.采用相干系数法进粗配准,采用基于相干系数拟合的方法进行精配准, 采用双线性插值的方法进行重采样,对格网间距大小的选取进行了试验, 随着格网点间距的增大,配准窗口要相应增大,才能保证可靠的配准精度 。 2.随着格网间距的增大,计算速度提高,但是干涉条纹的质量有所下降,主 要原因在于参考点的间隔增大,不利于图像的重建,造成了采样后图像的 不清晰。 3.通过星载数据的试验验证,采用相干系数法进行粗配准,采用基于相干 系数拟合的方法进行精配准,方法可行有效且运算效率高。内容摘要研究目的及意义国内外研究现状参考文献处理过程及结果分析复影像匹配基本思想五、参考文献1王超,张红,刘智.星载合成孔径雷达干涉测量 M. 北京:科学出版社,2002 2曾琪明,焦健.合成孔径雷达遥感原理及应用简 介 J.遥感信息,1998,1一4期 3郭丽娜.合成孔径雷达干涉测量中的复影像配准 方法D,中国地质大学,2006 4牛瑞. INSAR复影像配准方法与实践D, 解放军 信息工程大学,2006
