机载InSAR辅助SAR影像匹配研究
发布时间：2020-08-31 20:54
SAR立体测图能够提取精度较高的地表三维信息,与稀少控制点区域网平差相结合,成为目前一种较为稳健的SAR测图方法。机载SAR由于其获取干涉和非干涉数据方式简便,获取时间、空间具有可控性,在实际测图中也得到了广泛应用。但稀少控制点区域网平差所需的同名连接点基本是靠人工选取,测图效率较低,机载SAR影像间几何畸变严重,灰度差异大,导致机载SAR影像间匹配精度较低。如何实现自动化、高精度匹配成为机载SAR立体测图实际应用的技术难点。本文针对以上所述匹配难题,充分发掘、利用SAR影像的辅助数据,主要包括InSAR数据和POS数据,提出了 InSAR辅助机载SAR影像匹配方法。本文主要研究内容包括:1.InSAR高程和SAR影像地理编码:传统影像的地理编码依赖于带有高精度地理坐标信息的高程数据,原始InSAR相位高程带有高程信息,但不带有地理平面坐标信息,本文利用POS数据和InSAR相位高程数据,首先对InSAR数据进行了地理编码,获取InSAR DSM编码产品。然后利用带有地理坐标的InSAR DSM数据,对SAR影像进行了纠正。重点对POS数据支持下的InSAR相位高程直接和间接地理编码方法进行了研究。2.机载InSAR数据辅助SAR影像匹配:机载SAR影像易受到飞行条件等因素影响,影像质量相对较差,存在斑点噪声,导致匹配的成功率和精度较低,成为SAR影像自动处理的技术难题。本文提出了 InSAR相位高程数据辅助SAR影像匹配方法,即利用相同位置InSAR像元与SAR影像像元目标相同、编码后的InSAR DSM一定区域内相对形变较小的特点,通过InSAR DSM之间的匹配并借助lnSAR与SAR数据严密的几何转换关系,间接方式获取SAR影像匹配同名点,为SAR影像的匹配提供了一种新的尝试,为SAR影像的自动空三提供新的解决思路。3.InSAR辅助SAR影像匹配技术方法的验证:通过在待匹配影像上手工量测参考影像的同名点,与本文匹配技术获取的同名点进行偏移误差计算,获取本文匹配方法的精度和准确率;通过与尺度不变特征转换(SIFT)算法结果进行比较,对本文匹配方法的效果和性能进行评价。理论方法和试验结果表明,本文方法的匹配准确率在70%左右,匹配精度达到1～3个像素,准确率和精度均显著高于传统的机载SAR影像直接匹配算法。
【学位单位】：山东科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN957.52
【部分图文】：
出现同相相互叠加或者异相叠加的情况，导致ＳＡＲ影像上出现一些相对同区域逡逑内影像像素灰度值较亮的斑点，这些相对较亮的斑点形成的根源在于雷达回波相逡逑干叠加，因此也称为相干斑噪声。如图２．２所示，为真实ＳＡＲ影像相千斑噪声。逡逑图２．２相干斑噪声示意图逡逑Ｆｉｇ２．２邋Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｓｐｅｃｋｌｅ邋ｎｏｉｓｅ逡逑ＳＡＲ影像中存在斑点噪声时，明亮的斑点干扰了研究者对地物的分辨能力，逡逑而且影响了影像质量。而且ＳＡＲ影像信噪比低，不能正确的反映地物目标的散逡逑射特性，有时会导致影像模糊，严重的会使得影像特征消失，加大了影像处理和逡逑分析的难度。但是抑制噪声的方法又会不可避免的造成影像信息的损失。因此，逡逑ＳＡＲ影像斑点噪声导致ＳＡＲ影像处理困难，阻碍了邋ＳＡＲ影像的广泛应用。逡逑２．１．３邋ＳＡＲ影像几何特点逡逑ＳＡＲ是一种距离探测系统，与光学传感器有两个很大的不同之处，首先，逡逑ＳＡＲ属于主动式遥感，传感器自身发射信息，然后再按照地物反射信号的前后逡逑顺序依次记录。光学传感器属于被动式
；逦地面距离逡逑图２．３近距离压缩示意图逡逑Ｆｉｇ２．３邋Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｎｅａｒ邋ｒａｎｇｅ邋ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ逡逑（二）透视收缩和叠掩逡逑在山地或者丘陵等地形起伏区域，ＳＡＲ影像上所量的山坡长度按照比例计逡逑算后总比实际长度要短，这种现象称为透视收缩。如图２．４所示：ａ为山坡坡度，逡逑Ｐ为传感器俯角，ＡＢ为山坡前坡，Ｃ为Ｂ点在地面的投影Ａ＇、Ｂ＇、ＣＴ分别为逡逑Ａ、Ｂ、Ｃ在雷达斜距影像上的投影点，从图像上可以明显看出Ａ＇Ｂ＇＜Ａ＇Ｃ且逡逑ＡＢ＇＜ＡＢ。透视收缩的程度与坡度ａ和雷达波束俯角ｐ有关，当坡度越大时，收逡逑缩越严重，坡度越缓，收缩越小；当坡度ａ与雷达波束俯角Ｐ之和等于９０°时，逡逑透视收缩最为严重；当ａ与Ｐ之和大于９０°时，便出现叠掩现象。逡逑Ｓ邋逦逡逑Ｉ逦＼逡逑Ａ逦Ｃ逡逑！逦地面距离逡逑图２．４透视收缩示意图逡逑Ｆ
（二）透视收缩和叠掩逡逑在山地或者丘陵等地形起伏区域，ＳＡＲ影像上所量的山坡长度按照比例计逡逑算后总比实际长度要短，这种现象称为透视收缩。如图２．４所示：ａ为山坡坡度，逡逑Ｐ为传感器俯角，ＡＢ为山坡前坡，Ｃ为Ｂ点在地面的投影Ａ＇、Ｂ＇、ＣＴ分别为逡逑Ａ、Ｂ、Ｃ在雷达斜距影像上的投影点，从图像上可以明显看出Ａ＇Ｂ＇＜Ａ＇Ｃ且逡逑ＡＢ＇＜ＡＢ。透视收缩的程度与坡度ａ和雷达波束俯角ｐ有关，当坡度越大时，收逡逑缩越严重，坡度越缓，收缩越小；当坡度ａ与雷达波束俯角Ｐ之和等于９０°时，逡逑透视收缩最为严重；当ａ与Ｐ之和大于９０°时，便出现叠掩现象。逡逑Ｓ邋逦逡逑Ｉ逦＼逡逑Ａ逦Ｃ逡逑！逦地面距离逡逑图２．４透视收缩示意图逡逑Ｆｉｇ２．４邋Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｆｏｒｅｓｈｏｒｔｅｎｉｎｇ逡逑１１逡逑
【学位单位】：山东科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN957.52
【部分图文】：
出现同相相互叠加或者异相叠加的情况，导致ＳＡＲ影像上出现一些相对同区域逡逑内影像像素灰度值较亮的斑点，这些相对较亮的斑点形成的根源在于雷达回波相逡逑干叠加，因此也称为相干斑噪声。如图２．２所示，为真实ＳＡＲ影像相千斑噪声。逡逑图２．２相干斑噪声示意图逡逑Ｆｉｇ２．２邋Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｓｐｅｃｋｌｅ邋ｎｏｉｓｅ逡逑ＳＡＲ影像中存在斑点噪声时，明亮的斑点干扰了研究者对地物的分辨能力，逡逑而且影响了影像质量。而且ＳＡＲ影像信噪比低，不能正确的反映地物目标的散逡逑射特性，有时会导致影像模糊，严重的会使得影像特征消失，加大了影像处理和逡逑分析的难度。但是抑制噪声的方法又会不可避免的造成影像信息的损失。因此，逡逑ＳＡＲ影像斑点噪声导致ＳＡＲ影像处理困难，阻碍了邋ＳＡＲ影像的广泛应用。逡逑２．１．３邋ＳＡＲ影像几何特点逡逑ＳＡＲ是一种距离探测系统，与光学传感器有两个很大的不同之处，首先，逡逑ＳＡＲ属于主动式遥感，传感器自身发射信息，然后再按照地物反射信号的前后逡逑顺序依次记录。光学传感器属于被动式
；逦地面距离逡逑图２．３近距离压缩示意图逡逑Ｆｉｇ２．３邋Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｎｅａｒ邋ｒａｎｇｅ邋ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ逡逑（二）透视收缩和叠掩逡逑在山地或者丘陵等地形起伏区域，ＳＡＲ影像上所量的山坡长度按照比例计逡逑算后总比实际长度要短，这种现象称为透视收缩。如图２．４所示：ａ为山坡坡度，逡逑Ｐ为传感器俯角，ＡＢ为山坡前坡，Ｃ为Ｂ点在地面的投影Ａ＇、Ｂ＇、ＣＴ分别为逡逑Ａ、Ｂ、Ｃ在雷达斜距影像上的投影点，从图像上可以明显看出Ａ＇Ｂ＇＜Ａ＇Ｃ且逡逑ＡＢ＇＜ＡＢ。透视收缩的程度与坡度ａ和雷达波束俯角ｐ有关，当坡度越大时，收逡逑缩越严重，坡度越缓，收缩越小；当坡度ａ与雷达波束俯角Ｐ之和等于９０°时，逡逑透视收缩最为严重；当ａ与Ｐ之和大于９０°时，便出现叠掩现象。逡逑Ｓ邋逦逡逑Ｉ逦＼逡逑Ａ逦Ｃ逡逑！逦地面距离逡逑图２．４透视收缩示意图逡逑Ｆ
（二）透视收缩和叠掩逡逑在山地或者丘陵等地形起伏区域，ＳＡＲ影像上所量的山坡长度按照比例计逡逑算后总比实际长度要短，这种现象称为透视收缩。如图２．４所示：ａ为山坡坡度，逡逑Ｐ为传感器俯角，ＡＢ为山坡前坡，Ｃ为Ｂ点在地面的投影Ａ＇、Ｂ＇、ＣＴ分别为逡逑Ａ、Ｂ、Ｃ在雷达斜距影像上的投影点，从图像上可以明显看出Ａ＇Ｂ＇＜Ａ＇Ｃ且逡逑ＡＢ＇＜ＡＢ。透视收缩的程度与坡度ａ和雷达波束俯角ｐ有关，当坡度越大时，收逡逑缩越严重，坡度越缓，收缩越小；当坡度ａ与雷达波束俯角Ｐ之和等于９０°时，逡逑透视收缩最为严重；当ａ与Ｐ之和大于９０°时，便出现叠掩现象。逡逑Ｓ邋逦逡逑Ｉ逦＼逡逑Ａ逦Ｃ逡逑！逦地面距离逡逑图２．４透视收缩示意图逡逑Ｆｉｇ２．４邋Ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｆｏｒｅｓｈｏｒｔｅｎｉｎｇ逡逑１１逡逑
【参考文献】
相关期刊论文 前10条
1 胡海燕;赵西安;侯莉莉;李梓豪;;基于改进Harris-SIFT的ZY-3卫星三线阵影像匹配[J];北京建筑大学学报;2015年04期
2 陈华;邓喀中;张以文;范洪冬;杨俊凯;;结合SIFT和RANSAC算法的InSAR影像配准[J];测绘通报;2015年12期
3 黎e
本文编号：2809306
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