● 摘要
干涉合成孔径雷达(Interferometric Synthetic Aperture Radar,简称InSAR)是获取全球高精度数字高程模型的重要手段之一,然而,叠掩和阴影现象已成为限制InSAR技术发展的一个重要因素,因而关于它们的研究也变得越来越重要。
本文从InSAR的根本原理出发,分析了InSAR系统中叠掩和阴影区域形成的原理,在此基础上分析了它们的信号模型,指出它们的相位均具有奇异性,需要特殊处理,因此首先需要将图像中的叠掩和阴影区域检测出来。对于检测出来的叠掩区域,分析了在现阶段使用到达角估计方法难以估计出它的高程,需要采用其他的方法来估计目标的高程,因此在文章的最后阐述了两种利用叠掩与阴影区域来估计规则目标高程的方法。本文的研究工作如下:
本文首先研究了叠掩和阴影区域的形成的原理,分析了InSAR叠掩区域和阴影区域的信号模型以及干涉相位模型等,为之后的研究奠定了理论基础。
文章第二部分研究了叠掩和阴影区域的检测技术。首先对几种现有的检测方法进行了介绍并分析了它们的优缺点,通过分析这些方法,文章中提出了一种改进特征值分解法,极大地提升了对叠掩和阴影区域的检测性能。接着在此基础上,又提出了一种将改进特征值分解法与局部频率法相结合的新方法,进一步的提升检测性能。在本章的最后,对这些方法都进行了仿真验证与分析。
文章的第三部分对使用到达角估计算法估计叠掩区域的高程的可行性进行了分析。文章指出,叠掩区域对于到达角估计的精度要求很高,MUSIC算法理论上可以满足该要求,并最终反演出叠掩区域的高程,但是却对系统的要求很高,在现阶段难以得到满足要求的系统,因而现阶段该方法也只具有理论意义。
文章的第四部分研究了利用叠掩和阴影区域来估计典型目标的高程的方法。具体包括两种方法:第一种方法利用叠掩区域来估计立方体目标的高程,第二种方法则利用阴影区域来估计圆柱形目标的高程的方法。其中第二种方法是一种全新的圆柱形目标高程估计方法,具有较强的理论及实际意义,在文章的最后也对这种方法的有效性进行了验证。
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