极化干涉合成孔径雷达(PolInSAR)是一种先进的SAR系统。由于引入了电磁波的极化方式,极化SAR干涉测量比起传统的干涉测量具有更加广泛的应用。虽然自从11年前第一篇关于极化SAR干涉测量的文章发表以来,国际上很多研究人员在这方面做了大量的工作,但仍存在一些理论与实际问题需要我们去解决。为了推动极化干涉SAR技术的发展,本文专注于其中的一些关键技术,包括图像配准、数据降噪、相位解缠以及树高反演。本文的主要创新点如下。1)提出了基于相似性参数的极化干涉图像配准方法,利用相干的极化散射矢量的相关系数定义了新的匹配度量,并从理论上分析了方法的性能。实验表明,与仅利用干涉信息的方法相比,新方法提高了像素级和亚像素级配准的稳健性和准确性,减小了误匹配造成的噪声,为获取准确的干涉信息奠定了基础。2)在利用极化信息对干涉数据进行降噪的问题中,提出了一种基于幅度最优化的方法,通过寻找最优极化通道来优化干涉信号的幅度,从而改善相位质量。建立数学模型并推导出解析解,利用相似性参数做出了合理的物理解释。并讨论了输入为多视数据的情况,扩展为基于强度最优化的方法。实验表明新方法较传统方法在性能上有明显提高,特别在弱信号区域尤为显著。3)对于干涉数据滤波问题,提出了模糊干涉滤波器和基于幅度最优化的干涉滤波器。两者均考虑了复信号幅度与相位的关系。前者利用邻域信息对弱信号插值增强,并利用加权中值滤波器进行相位滤波。后者则直接将幅度最优化的模型引入,求取最优的滤波器系数。实验表明,两个滤波器在降噪性能上较传统方法均有提高,后者可以利用较小的邻域信息获取更好的输出相位。4)针对地形起伏剧烈时相位难以精确解缠的问题,提出了基于相位分割和基于参考面的变相位技术。前者将相位解缠视为图像分割问题,将相位合理的分割和拼接,后者则将其视为“去地形效应”,构造参考面来降低解缠的难度。实验表明,两种技术相结合,能够更为准确的恢复复杂地形对应的相位面。5)对于树高反演问题,提出了一种体相干估计的方法,通过求解干涉复相干的辐角范围,得到了体相干最优估计的近似解析解,提高了树高反演的准确程度。实验验证了该方法较传统估计方法的优越性。