理论教育 干涉图生成与相干性估计

干涉图生成与相干性估计

时间:2023-06-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:干涉图的相干性、信噪比会由于系统噪声、数据处理引入的噪声而受到影响,最终对数据解译、相位解缠等过程产生直接影响。因此,两干涉像对的相干性会受成像姿态和地物特性等因素的影响而降低,进而影响生成干涉图的质量。相干性又称相关系数,实际上是衡量影像之间相似程度的测度,因此常用相干性来进行影像匹配以及评价干涉图质量。

干涉图生成与相干性估计

对GBSAR复影像完成配准后,对其数据实施共轭相乘,由此可以获得干涉相位图。干涉图的相干性、信噪比会由于系统噪声、数据处理引入的噪声而受到影响,最终对数据解译、相位解缠等过程产生直接影响。通常可以采用前置法或者后置法进行噪声滤波:在干涉图生成之前,对原始复影像实施滤波处理,此即为前置滤波;在干涉图生成后,对其进行滤波,此即为后置滤波。即使在进行前置滤波后才得到干涉图,干涉图中仍然存在一定的噪声,因此对于生成的干涉图,通常还需要进行相位噪声滤波。

物理学中,稳定的干涉生成是需要具备一定条件的。只有当相遇的两列波的频率相同时,才能够产生稳定的干涉现象并且形成稳定的干涉图样。因此,两干涉像对的相干性会受成像姿态和地物特性等因素的影响而降低,进而影响生成干涉图的质量。InSAR技术中高质量的干涉图生成,是获取高精度高程信息的重要前提,评价干涉图质量的一个关键指标是相干性(coherence),相干性是指线性调频信号的载波和基准信号维持恒定的相位差不随时间的变化而变化。相干系数用来衡量影像之间的相似程度和干涉条纹图的质量。相干性定义为:

式(4.13)中,u1和u2分别表示主从两复数图像,*表示为复共轭,E[·]表示取数学期望,为复相干系数,φ为复相干系数的相位。相干系数值小于1,越大,则干涉条纹质量越高,高程相位精度也就越高。由于相干性反映了地物在两次成像时间间隔内是否发生了变化,它还可以作为SAR影像分类的一个指标。

相干性又称相关系数,实际上是衡量影像之间相似程度的测度,因此常用相干性来进行影像匹配以及评价干涉图质量。由于相干性与信噪比(SNR)之间有对应关系,即:(www.daowen.com)

由上式可以看出,信噪比越大则相关系数也越大,因此也可用相干性作为PS点选取的指标。

相干性的定义式(4.13)中的数学期望值可以通过对大量在相同情况下同时获取的干涉图的每个像素计算汇集平均求得。但是,这种方法在实际情况下难以实现。所以,一般假设在N个像素的窗口中随机过程是平稳的。由这N个像素的空间平均代替汇集平均,从而求得相干性的估计值(以下均用γ代表):

对于散射特性比较稳定的PS点来说,其相干性在长时间基线干涉情况下,依然能够保持较高的水平。但是并非相干性阈值越高越好,阈值选取过高,会造成PS点密度较少,不利于后面的时序处理;阈值选取过低,也会造成混入大量的非稳定点,同样不利于后续的数据处理。通常在星载SAR时序影像中,取相干性阈值范围为(0.5~0.7),而地基SAR数据因其时间基线相对较短,相干阈值一般大于0.7。在实际应用中,阈值的选取可以依照SAR数据失相干情况适当调整。

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