喀斯特地貌SAR影像配准方法研究

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合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术是在SAR技术基础上发展而来的,它充分利用了SAR影像获取地面地物的相位信息,通过对地面同一目标产生相位差,形成干涉图,再结合雷达卫星的位置参数和采集时的几何关系,就可获取地面点的高程信息以及监测微小的地表形变。  SAR影像配准是InSAR数据处理过程中的首要步骤,高精度的SAR影像配准有着重要的作用,可以提高SAR数据在InSAR处理的相干性,有效去除配准噪声的影响,提高干涉条纹图的清晰度,减少相位解缠的复杂度,提高提取的数字地面高程(DEM)的精度。本论文主要针对喀斯特地貌SAR影像的特殊性,结合现有的SAR影像配准方法,逐步分析SAR影像配准步骤,提出了一种适合于喀斯特地貌SAR影像自动配准的方法。  首先,介绍了InSAR技术和SAR影像配准的发展历史和研究现状,重点从理论上分析了InSAR技术提取地面高程点的基本原理,深入分析了InSAR数据处理时SAR影像的配准方法和配准过程。  其次,由于喀斯特地貌SAR影像的低相干性,传统SAR影像配准方法精度低或者无法配准。通过对喀斯特地貌SAR影像分析和对现有配准方法的研究,提出了一种在阴影区域提取的基础上,基于几何特征进行像元级的配准和高相干点作为特征点的相干系数法进行亚像元级配准的多级自动配准方案。研究内容的主要创新点:  (1)在配准过程中利用多尺度数学形态边缘检测和迭代阈值分割相结合的方法进行SAR影像阴影提取,提取的阴影区域比较完整,便于进行特征配准。  (2)在阴影区域提取的基础上,提出几何特征和相干系数相结合的多级SAR影像自动配准方案。在像元级配准时,结合影像的几何特征有效地抑制噪声,以阴影区域的质点为特征点,通过分析阴影区域的几何特征,赋予不同的权重进行特征点的自动配准;在亚像元配准时,通过提取位于山峰位置的高相干点(增加了配准的数据源)作为特征点,充分利用高相干点的相位信息和幅度信息,采用相干系数法进行自动配准。多级配准的方案进一步提高了配准的速度和精度。  最后,以喀斯特地貌SAR影像数据为研究对象,用Matlab编程论证配准方案。通过对配准过程的比较和主流的相干系数配准方法比较,验证了此方法适用于喀斯特地貌SAR影像的自动配准,并且提高了配准的精度。
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