基于SAR影像的像素偏移量估计技术(Offset Tracking)算法最早由Michel等于1999年提出,并以实例证明了该方法探测地表形变的可行性。该方法应用SAR影像配准原理提取地表二维形变引起的像素偏移,其过程与常规InSAR影像的配准具有密切的相关性。主要通过估计覆盖相同区域的两幅SAR影像配准的精确偏移量,同时剔除轨道整体偏移量和地形影响,根据SAR影像分辨率与成像几何获得地表二维形变量。
偏移像素的提取通常可由两种方法实现:强度追踪法和相干性追踪法,诸多研究中均基于强度追踪法获取像素偏移量。获取的像素偏移量主要由三部分组成:地表形变所引起的像素偏移量offsetdefo、轨道偏移量offsetorb(卫星两次飞行的轨道不重合,其成像时卫星姿态也有差异,从而导致整体的像素偏移)以及受地形起伏引起的像素偏移量offsetdem。值得说明的是,通常地形起伏会引起方位向偏移量误差,而对距离向的影响较小。因此,针对方位向只需对总偏移量减去轨道偏移,而在距离向中需加入地形起伏影响模型,见式(8.1)。
式中,offsettotal为主、从影像中同名点的偏移总量,offsetorb为轨道偏移量,offsetdem为地形引起的偏移量。为了获取精确可靠的同名点偏移量,推算出由于地表形变引起的像素偏移量,需要对主、从影像进行精确的配准以避免配准误差的传递,影响地表形变信息提取精度。
由于SAR成像斑点噪声的特点,人工识别同名点较难,通常利用卫星轨道参数法从两幅SAR影像中提取少量同名点,并计算偏移量,为精配准提供初始偏移量。以获取的粗配准偏移量为初始值进行像素级的精配准,通常是在主、从影像上采用一定大小的窗口进行滑动,通过计算相干性的方法探测同名点的精确偏移量。如图8-1所示。(www.daowen.com)
图8-1 精配准偏移量配准示意图
获取像元级的精配准后,其配准精度仍未达到需求,所以,需要进行亚像元级配准。亚像元配准即需要对像素进行过采样,为了满足精度要求,插值间隔需小于1/10个像元,即过采样系数大于等于8。已有研究表明,当过采样系数大于16后,过采样系数对配准精度的影响较小。在获取亚像元的配准偏移量后,即获得式(8.1)中总体偏移量offsettotal。
若要获取地表形变引起的像素偏移量,则需剔除整体轨道偏移量及距离向地形起伏的影响,因此,可用多项式拟合的方式估计并剔除两种噪声分量的影响,估计多项式如式(8.2)所示:
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