机载重轨低频InCSAR全方位DEM生成方法及系统

1.一种机载重轨低频InCSAR全方位DEM生成方法，其特征在于，所述机载重轨低频InCSAR全方位DEM生成方法将重轨低频InCSAR的0°～360°飞行航迹划分为若干个子孔径，并对子孔径内的主辅航迹的回波进行成像处理，获得高精度、高保相的主辅图像集；对所有主辅图像对进行配准与干涉，得到基于子孔径的干涉图，并以其中一幅干涉图为参考，进行解缠绕和高程反演操作，得到基于子孔径的粗精度DEM数据；利用所述DEM数据补偿其余子孔径的干涉相位误差，并对其余干涉图进行解缠绕和高程反演操作，得到每个子孔径DEM估计值；由各个子孔径的基线参数得到最优权重指标，并对每组DEM数据加权融合，得到高精度全方位DEM数据；所述机载重轨低频InCSAR全方位DEM生成方法还包括：重轨低频InCSAR的几何构型中包含两条半径相同、高度不同的圆周运动轨迹，并且每个圆周运动轨迹的方位角 在[0,2π)范围内；当笛卡尔坐标系的三维坐标轴分别为X轴、Y轴和Z轴，已知重轨低频InCSAR的成像几何构型中共有两条完整的圆周运动轨迹，每条圆周运动轨迹形成一个圆周合成孔径；将完整的圆周合成孔径划分为K个子孔径，得到K个主辅子孔径；在每个子孔径内，两条不同高度上的轨迹形成垂直基线，选择其中任意一条轨迹为主基线进行基于重轨低频InCSAR的干涉处理；成像场景中某个静止目标P的坐标为(x,y,z)，且P′＝(x′,y′,0)为BP图像空间中的某一个像素点，即静止目标P在BP图像中的位置为P′；经过干涉处理后，第k个子孔径的干涉图I k ，k＝1,2,…,K，表示为：其中，其中，σ P 为干涉图的幅度，f c 为发射信号的载波频率，c为光速；(X M,k ,Y M,k ,Z M,k )和(X S,k ,Y S,k ,Z S,k )分别表示第k个主辅子孔径的等效相位中心坐标，R′ M,k 和R′ S,k 分别表示第k个主辅子孔径的等效相位中心到P′距离；B x,k ，B y,k 和B z,k 分别表示第k个子孔径的基线在X轴、Y轴和Z轴方向上的分量；在每个子孔径内，通过目前较为成熟的时域后向投影BP算法处理得到主辅图像对；对参考子孔径干涉处理后，得到基于子孔径的干涉图，进而获得粗精度的DEM数据；当BP成像参考平面高度为0m，对于成像场景内任意点目标，令参考DEM为z ref ；经过相位补偿处理后，第k(1≤k≤K)个子孔径内的DEM提取结果z k 和误差e k 表示为：其中，z为点目标的真实DEM，α k 为第k个子孔径的基线与水平面之间的夹角，θ k 表示第k个子孔径中心与点目标之间的俯视角；多视角DEM数据的加权融合后，得到全孔径的DEM融合误差e full ：其中，F k 表示第个子孔径的加权系数，通过设置合适的加权系数使融合误差e full →0；所述机载重轨低频InCSAR全方位DEM生成方法包括以下步骤：步骤一，进行最优子孔径选择；步骤二，进行参考DEM提取；步骤三，进行干涉相位补偿；步骤四，进行DEM加权融合；所述步骤一中的最优子孔径选择包括：所述最优子孔径选择的操作对象为所有主辅图像对；获得所有主辅图像对之间的相干性γ k 后，估计所有子孔径的基线倾角θ k ，最优参考子孔径k ref 表示为：所述步骤二中的参考DEM提取包括：所述参考DEM提取的操作对象为参考子孔径的干涉图；对参考子孔径的干涉图进行相位解缠绕和绝对相位估计，得到绝对相位；结合基线参数进行高程反演，得到初始DEM提取结果；结合主孔径的空间位置关系对初始DEM进行扭曲矫正，平滑处理后得到粗精度的DEM数据；所述步骤二中的参考DEM提取具体包括：对参考子孔径的干涉图进行相位解缠绕和绝对相位估计，得到绝对相位 后，结合基线参数进行高程反演，得到初始DEM提取结果z re 为：其中，λ为发射信号的波长， 为参考子孔径的基线；根据初始DEM提取结果，在参考子孔径中，像素P′相对于目标P的水平偏移量 表示为：其中， 表示参考子孔径的方位角；水平偏移量在X和Y轴方向上的偏移量 和 分别表示为：经过二维插值实现DEM数据的扭曲矫正，平滑处理后得到粗精度的参考DEM数据z ref ；所述步骤三中的干涉相位补偿包括：所述干涉相位补偿用于对其余所有子孔径的干涉图进行相位补偿；得到基于BP算法的干涉相位解析表达式后，根据步骤二得到的粗精度DEM数据与子孔径的空间位置信息，构造相位补偿信号；补偿其余子孔径的干涉相位，并提取其初始DEM数据；经扭曲矫正后，获得其余子孔径的DEM提取结果；所述干涉相位补偿具体包括：结合得到的z ref 与子孔径的空间位置信息，得到第k个子孔径的相位补偿信号S k 为：其中，其中，Δx k 和Δy k 分别表示目标P在第k个主图像中的X和Y轴方向上的偏移量；补偿第k个子孔径的干涉相位，得到补偿后的干涉图I k ′为：经过相位补偿后，第k个子孔径的DEM提取结果z k 与提取误差e k 分别为：对于重轨低频InCSAR系统，tan(θ k )的范围变化较小，故子孔径的DEM提取误差与其基线倾角成正比；所述步骤四中的DEM加权融合包括：所述DEM加权融合的操作对象为所有子孔径的DEM提取结果；对于不同子孔径，DEM融合的误差是动态的；对于相干性过低导致DEM提取明显错误的数据直接剔除；根据子孔径的基线参数设置合理的权重，使DEM融合误差e full →0，最后加权平均得到全方位DEM数据；所述DEM加权融合具体包括：多视角DEM融合的误差e full 表示为子孔径DEM提取误差e k 的加权融合：其中，F k 为加权系数，C′定义为DEM融合效果的评价指标；加权融合的目的是使DEM融合误差e full →0，C′→0；根据步骤三的结论，加权系数由基线参数决定，令F k ＝|1/cot(α k )|，得到DEM融合误差的收敛因子C：受气流扰动因素的影响，基线倾角的范围近似表示为：α k ∈[-|α max |,|α max |]；其中，α max 为基线的最大倾斜角度；从统计学角度认为α k 正态分布于该区间；由于cot(α k )是奇函数，故收敛因子C会随着K的增大而减小，当DEM全方位融合后，得到：经过进行全方位DEM生成后，误差收敛因子C→0，故融合误差e full →0；利用平均误差衡量DEM精度，所述平均误差 表示为：其中，M与N分别为BP图像在X轴与Y轴方向上的像素数，BP网格间距为1m； 为点(x,y)处的DEM估计值。 2.一种实施权利要求1所述的机载重轨低频InCSAR全方位DEM生成方法的机载重轨低频InCSAR全方位DEM生成系统，其特征在于，所述机载重轨低频InCSAR全方位DEM生成系统包括：最优子孔径选择模块，用于获得所有主辅图像对之间的相干性后，估计所有子孔径的基线倾角，最优子孔径的选择由相干性与基线倾角共同决定；参考DEM提取模块，用于对参考子孔径的干涉图进行相位解缠绕和绝对相位估计得到绝对相位后，结合基线参数进行高程反演，得到初始DEM提取结果；对初始DEM进行扭曲矫正，平滑处理后得到粗精度的DEM数据；干涉相位补偿模块，用于得到基于BP算法的干涉相位解析表达式后，根据粗精度DEM数据与子孔径的空间位置信息，构造相位补偿信号；补偿其余子孔径的干涉相位，并提取初始DEM数据，获得其余子孔径的DEM提取结果；DEM加权融合模块，用于对于相干性过低导致DEM提取明显错误的数据直接剔除后，根据子孔径的基线参数设置合理的权重，使DEM融合误差e full →0，加权平均得到全方位DEM数据。 3.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1所述的机载重轨低频InCSAR全方位DEM生成方法的步骤。 4.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求1所述的机载重轨低频InCSAR全方位DEM生成方法的步骤。 5.一种信息数据处理终端，其特征在于，所述信息数据处理终端用于实现如权利要求2所述的机载重轨低频InCSAR全方位DEM生成系统。