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基于卫星轨道参数和相干系数的SAR影像配准.pdf 7页
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第5卷第2集
Vd．5，No．2
兰Q堕生!Q旦
煎窒皇盔型王墨型量垫查受过奎逍金迨塞塞
基于卫星轨道参数和相干系数的SAR影像配准
黄其欢，何秀凤
(河海大学卫星及空间信息应用研究所，南京210098)
摘要：配准是雷达干涉测量中的关键步骤之一，配准的结果好坏直接影响干涉图的质量，对后续的数据
处理影响很大。本文详细研究了基于卫星轨道数据和相干系数的配准算法，提出了利用单位权方差因子的整
ASAR图像对所提算法进行了验证，结果表明，粗差剔除后配准精度与剔除前相比有了明显提高，达到了亚像
元级的配准精度。
关键词：合成孔径雷达干涉测量(InSAR)；影像配准；最小二乘法；数据探测
合成孑L径雷达干涉测量(Synthetic
起来的空间遥感技术，该技术以合成孔径雷达复数影像中的相位信息为信息源获取地表三维
信息和地表变化信息。星载SAR系统一般利用单一天线以一定时间间隔和轻微的轨道偏离
对同一地区进行重复观测来获取复数影像对，即重复轨道干涉测量。由于在影像获取时，卫星
的轨道和姿态是不完全一样的，每张影像覆盖的范围和电磁波照射的角度也不完全相同，导致
影像几何关系的不一致，也就是同名点在两张影像中的行列数不同。因此，星载SAR重复轨
道干涉测量所获取的两幅复数影像必须进行精确配准才能保证输出的干涉条纹具有良好的相
不同传感器，不同时相的遥感影像都有自身的几何特性和物理特性，针对不同的应用需要
采用不同的匹配策略和算法，才能在效率、精度和可靠性等方面得到最佳的效果。本文首先基
于卫星轨道数据和相干系数配准算法，分三步对伊朗Barn地区的两幅SAR影像进行由粗到精
的匹配，在配准参数的计算时，采用二阶多项式利用最小二乘法进行拟合，提出利用单位权方
差因子的整体检验和Baarda的数据探测法(Data
snooping)对配准中可能存在的粗差进行剔
除，计算表明，粗差剔除后配准精度与剔除前有了明显提高，达到了亚像元级的配准精度。
2基于卫星轨道和相干系数的由粗到精配准策略
影像配准的关键是自动或半自动快速准确地确定寻找影像间的同名点，在由粗到精配准
揎窒皇盍型兰垂型量夔查婴过銮煎金迨塞塞
策略中，首先利用卫星轨道数据计算图像对的粗略偏移量，精度在30像元左右；然后以相干系
数为质量评价指标，利用窗口移动技术实现像元级配准；最后在精配准中对从影像过采样，采
用同样的方法实现亚像元级的配准。
2．1基于卫星轨道数据的SAR图像粗配准
假定义。为成像时卫星在WGS一84坐标系下的位置矢量，X表示对应像元点的位置矢量，
令厨=只一置，则：
经过零多普勒矫正后，地面点P和成像时刻卫星的速度方向垂直，即有多普勒方程：
地面点P到卫星的距离等于光速夥与信号传播时间t的乘积，即有斜距方程：
剃·拼一(Ⅷ矿=0
在忽略P点的大地高时，P点显然满足椭球方程：
紊+芋+著。=0
在粗配准中，首先，将SLC文件中给出的中心像元地理坐标仰，九)转换到WGS一84坐标系
中并将其作为中心像元初始值，采用多次迭代方法，计算主影像中心像元P。(1,p)(以行列值
求方位时间的导数，设置方位时间的收敛阈值，通过多次迭代，得到P点对应于从影像坐标系
中的像元的方位时间，然后利用方位时间和脉冲重复频率PRF值计算从影像的行数l；根据斜
距方程(2)式计算P点对应于从影像坐标系中的像
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INSAR复影像配准方法.ppt 33页
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INSAR复影像配准方法.ppt
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InSAR复影像配准 姓名：
内容摘要 一、研究目的及意义 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。　 　　 一、研究目的及意义
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。
内容摘要 二、国内外研究现状 　 内容摘要 三、复影像配准基本思想
三、复影像配准基本思想 配准的基本原则　 三、复影像配准基本思想 配准的基本特点　 三、复影像配准基本思想 复影像配准的常用算法 内容摘要 四、处理过程及结果分析 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 主要步骤 　 四、处理过程及结果分析 流程图 四、处理过程及结果分析 四、处理过程及结果分析 处理过程——1.干涉复影像数据准备 四、处理过程及结果分析 处理过程——2.参考点的确定 四、处理过程及结果分析 四、处理过程及结果分析 处理过程——3.粗配准 四、处理过程及结果分析 处理过程——4.精配准 四、处理过程及结果分析 处理过程——5.辅影像重采样 四、处理过程及结果分析 四、处理过程及结果分析 四、处理过程及结果分析 四、处理过程及结果分析 处理过程——6.生成干涉相位图 四、处理过程及结果分析 处理过程——7.生成相干图 四、处理过程及结果分析 结果分析——相干系数统计 四、处理过程及结果分析 结果分析——相干系数统计 四、处理过程及结果分析 结论 内容摘要 五、参考文献 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。
* * * 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 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 配准技术发展历史及现状
Gabriel和Gold(Gabriel 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 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。 90 年代末，Scheiber 和 Moreira 给出了另一种图像配准方法——频谱差异法。 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。
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？ 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
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。
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insar图像配准为什么要达到亚像元级
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为了达到明显的干涉条纹skysense-insar
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InSAR影像配准的研究
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insar图像精配准为什么要达到1/8个像元
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配准的越高，干涉条纹越好，最后的结果也就越好skysense-insar
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