理论教育 几何关系存在不一致问题

几何关系存在不一致问题

时间:2023-06-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:设备在安装时或观测时引起的平台偏移将导致雷达轨道与视角的变动,SAR复图像将在距离向和方位向发生错位、扭曲,复图像对之间的相干系数将减小,观测的精度将下降。雷达平台偏移造成的误差改正,可由图像的高精度配准完成。由此可知,生成干涉相位图时应选取准确配准处理后的SAR影像,从而保证相位起伏的稳定。

几何关系存在不一致问题

设备在安装时或观测时引起的平台偏移将导致雷达轨道与视角的变动,SAR复图像将在距离向和方位向发生错位、扭曲,复图像对之间的相干系数将减小,观测的精度将下降。对于长时间的连续观测,平台的偏移量受到很大的影响。对于平台的偏移,可采用近距离照相测量的方法进行补偿,但该方法是通过在目标区域设置参考基准点来实现的,过程较为繁琐,不具普适性。

雷达平台偏移造成的误差改正,可由图像的高精度配准完成。配准前对复图像或相位图中的信息进行统计,确定出主图像和辅图像,并在辅图像中选定大小不变的窗口,由特定的算法准则进行内插和移动处理,逐步完成主图像内对应点的搜索。对主、辅两幅图中相应点的坐标值进行记录,根据坐标差对复图像的像素进行插值,从而尽量保证主辅图像中同一位置的像素对应的地面点统一。也可利用特征点进行配准,但效果易受噪声干扰,安置角反射器生成特征点可以提高配准效果。配准时常选用的准则有:相关系数、干涉条纹、干涉图频谱,即可通过对相关系数、平均波动函数、信噪比等参数的评估来衡量复图像对的配准质量。

1.相关系数

相关系数定义表达式为:

式中,两幅图像的复数值用u1、u2来表示,*为共轭运算,E表示其数学期望,γ表示相关系数,相关系数γ的值处于0与1之间,数值越大则两幅图像间的相关性越大。

2.平均波动函数

在忽略地形起伏、不考虑噪声存在的前提下,干涉相位值在方位向表现出不变性,距离向的相位值随着距离变化呈现出周期性变化,其干涉相位图为锯齿状。相邻像素间的相位差值较小,仅仅当图像配准精度不足或者是噪声影响无法忽略时,相位差值才有产生突变的趋势与可能性。由此可知,生成干涉相位图时应选取准确配准处理后的SAR影像,从而保证相位起伏的稳定。(www.daowen.com)

利用复图像对之间的相位差来对平均波动函数进行定义,可表示为:

上式中,Δφ(i,j)表示复图像对中像素点(i,j)处的相位差。f值反映配准的精度,其值越小,配准精度则越高。

3.信噪比

若两幅复数图的大小相同,对其进行像素级的配准时,先对图像对共轭相乘,完成干涉相位的提取。再由提取出的相位生成干涉条纹,并将干涉条纹变换至频域,获取最亮条纹的空间频率,即求解出相应二维条纹谱内的最大值fmax。由此可将谱的信噪比表示为:

信噪比和相干系数存在的关系可表示为:

SNR值将反映出配准的质量,同时,相干系数与SNR值、配准质量呈正相关关系。根据信噪比可大体判定配准精度,并实现搜索范围的确定。在待配准图块位置移动的过程中,若SNR数值增大,则距离最佳配准位置越来越近;与此反之,若SNR数值减小,则表明在远离最优点。在对区域逐步搜索的过程中,在移动待匹配图块的同时,对频谱幅度的峰值进行记录,由记录的峰值完成全体数据中最大峰值位置的确定,从而确定出复图像对之间的坐标差。

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