机载双天线斜视干涉SAR自配准成像方法研究

本文针对机载双天线斜视干涉SAR成像过程分析了主辅天线回波信号距离历程偏移特性、方位多普勒频率特性及其与正侧视系统下的区别;讨论了基于扩展CS算法 (ECS算法)距离向自配准成像过程中距离向平移因子和缩放因子;推导了距离向自配准成像处理的基本公式和具体实现过程。通过计算机仿真实现了机载双天线斜视干涉SAR系统在成像处理阶段实现距离向高精度的自配准的过程。通过对配准前后主辅图像相关特性、干涉相位纹图质量以及配准误差的分析,验证了推导过程的正确性和该算法的有效性。      

基于扩展波数域的机载双天线干涉SAR自配准成像算法

为减少机载双天线干涉SAR繁杂的图像配准处理过程,该文提出了基于扩展波数域(K)的距离向自配准成像算法。该算法针对双天线因路径差引起的失配问题,在成像处理阶段通过采用高阶多项式拟合的手段,利用变标原理实现了图像对在距离向的精确配准。通过对仿真数据和X波段实际数据的处理,获得了较好的干涉条纹图,验证了算法的有效性。     

波数域算法在机载双天线干涉SAR成像中的应用

该文针对机载双天线干涉SAR成像,分析了主、副两天线的波数域成像算法特点.通过在距离向引入距离平移因子和距离缩放因子,得到在成像过程中完成配准的波数域成像算法.通过计算机仿真和处理实际数据,验证了这种方法能够在机载双天线干涉SAR原始回波数据的成像处理中,完成复图像对的配准.     

基于联合平动补偿的InISAR 成像方法研究

图像配准是干涉逆合成孔径雷达(InISAR)成像的关键步骤。针对传统InISAR 三维成像方法在图像配准步骤计算量过大、限制条件过多等问题,提出了一种基于联合平动补偿的InISAR 三维成像算法。该算法通过距离向和方位向的联合平动补偿,在得到二维逆合成孔径雷达(ISAR)图像的同时,完成了不同ISAR 图像的精确配准。与传统的基于相关图像配准的三维成像方法相比,该算法简单易行,计算效率更高。仿真结果验证了不同信噪比条件下该算法的有效性和稳健性。     

基于Range-Doppler域相位补偿的ATI/DPCA数据配准方法

合成孔径雷达通过沿航迹干涉(ATI)或天线相位中心偏置(DPCA)技术检测地面运动目标,需要对获得的不同通道数据进行方位向时间配准.该文首先根据测得的雷达参数进行粗配准,而后基于接收数据在Range-Doppler域内通过相位补偿思想精确估计两通道回波数据时间延迟,从而进一步提高数据配准精度.该方法无需插值操作,运算量小,仿真表明性能良好,可以满足实时配准要求.     

前视成像雷达图像序列配准算法研究

为解决前视阵列成像雷达中图像序列的配准问题,该文将前视阵列雷达的成像原理与Hausdorff距离有机结合,提出一种图像序列配准方法。该方法基于传感器信息、图像分辨率校正和回波域Hausdorff距离,首先利用传感器信息估计出图像间的距离向偏移,在此基础上修正天线孔径长度并校正序列图像分辨率。为解决地雷目标各向同性造成的角度估计困难,使用Hausdorff距离对序列图像实施配准。结合前视阵列雷达的成像原理,将Hausdorff距离从图像域映射到回波域,实现分辨率校正与配准的统一,提高配准速度和精度。通过实测数据验证,该方法适用于前视阵列成像雷达,能够提高图像序列配准精度,改善系统检测率。     

基于DEM辅助后向投影模型的InSAR高程反演方法

利用干涉合成孔径雷达(InSAR)技术获取数字高程模型(DEM)时,在地形起伏剧烈区域,干涉条纹十分密集,增加了相位解缠的难度,影响相位展开和高程反演的精度。为了解决该问题,该文提出了一种基于DEM辅助后向投影模型的InSAR高程反演方法。该方法可以在统一的后向投影成像空间中实现成像和InSAR高程反演,并且引入外源DEM作为辅助信息,去除大部分地形相位,有效地降低了干涉条纹的密度,减少了干涉相位的缠绕。此外,该方法在多数情况下可以避免图像配准和相位解缠过程,简化了传统InSAR的处理流程,并且可以实现高精度的高程反演。通过仿真实验和X波段机载双天线InSAR数据的处理验证了该方法的有效性。      

面向航空损伤叶片点云的分阶段配准研究

为了提高非接触式测量的数据处理精度,采用一种分阶段配准的方法,先将缺损叶片分为4个部分,采用自配准算法对每部分进行配准;再对相邻两部分采用改进的完全配准算法进行整体配准。结果表明,自配准算法与传统算法相比,在配准误差均小于0.005 mm的前提下,配准时间可以缩短到1 s以内;完全配准与传统算法相比,速度较快,并通过0级的标准量块测量实验得出系统的测量误差小于0.010 mm,满足叶片测量的精度要求。该分阶段配准方法对测量航空叶片具有一定的应用价值。     

基于Fourier-Mellin变换和相干系数法的重复轨道干涉SAR图像配准新方法

相对于单轨双天线InSAR系统,重复轨道InSAR系统由于轨道不能完全平行,导致InSAR图像对间存在夹角,使其配准更为困难.该文针对非平行重复轨道的InSAR问题,提出了一种结合Fourier-Mellin变换和相干系数法的InSAR图像配准算法,对存在夹角的SAR复图像对进行精确配准.该方法用于粗配准时,通过引入非线性图像幅度变换预处理,克服了Fourier-Mellin变换无法直接处理SAR图像对幅度分布动态范围大且不均匀的问题,而用于精配准时,通过引入相干系数法,精确估计了复图像对之间存在的微小角度.以SIR-C/X重复轨道的X波段SAR数据为例,详细比较了传统相干系数配准算法和该文算法在配准精度和计算时间上的差异,从而验证了算法的有效性.     

基于标定信息的高低分辨率图像配准方法

针对激光三维成像系统分辨率较低,特征点不易提取,同时与可见光成像系统图像配准实时性不高的问题,提出了一种基于标定信息的低分辨率距离图像与高分辨率强度图像配准方法。首先,通过对激光三维成像系统与可见光成像系统进行标定,得到了二者的内参数、外参数以及畸变系数;其次,利用二者的标定信息,通过构造像素匹配模型,确定了低分辨率距离图像像素点所对应的高分辨率强度图像像素点。最后,通过遍历低分辨率距离图像每一个像素点,实现低分辨率距离图像与高分辨率强度图像的像素配准。实验结果表明:该方法在保持准配精度基本不变的情况下,配准时间从2.111 s减为0.856 s,降低了算法的时间消耗,具有一定的可行性。     

InSAR复图像配准及利用残差点进行质量评估

干涉合成孔径雷达复图像配准是合成孔径雷达干涉三维成像技术中的重要步骤之一。为了获得高精确度的测量结果,要求两幅复图像之间配准达到亚像素级配准精确度。讨论了从粗到精的干涉图像对分布配准方法,并基于残差点的生成机理,深入研究了残差点发生概率与配准精度的内在联系,提出利用残差点数目进行干涉纹图质量评估的方法。用所讨论方法处理ERS-1/2获取的某地区数据,取得了满意的配准效果和正确的评估结果。     

InSAR数据处理中基于相关系数的配准方法

对相关系数的四种计算方法进行了分析，对比了这些计算方法的计算量、评估效果和优缺点。考虑到干涉图中各点的信噪比不同，将边缘检测中的方向平滑和滤波器设计中的最大误差最小准则的思想引入到求取相关系数中，提出了方向加权相关系数的计算方法。对平滑程度较好、信噪比高的数据施加大的权重，对受到严重噪声污染、信噪比低的数据施加小的权重，可以得到更合理的相关系数。基于方向加权的相关系数进行配准，在干涉条纹密集、相关窗口较小时，可以抑制干涉条纹边缘的噪声，得到更好的配准效果。文中应用ERS-1／2实际数据进行了验证，给出了精配准偏移量和配准后干涉图，结果表明该方法有效。     

A new algorithm for scansar processing

In this paper, a new phase preserving algorithm-the short IFFT algorithm for the burst-mode ScanSAR processing is presented. Analysis and simulation are done to verify the phase accuracy of this algorithm. Finally, the phase accuracy of this algorithm by making interferogram with simulated burst-mode INSAR data is illustrated. The results show that this new algorithm works well for interferometric application of ScanSAR data.     

平地假设与残余运动误差对机载重轨干涉SAR系统性能的影响分析

对合成孔径时间长、方位空变误差大的重轨干涉SAR 进行成像时,为简化时域算法模型而引入的平地假设和由导航系统精度而引入的残余运动误差会对成像及干涉测量产生影响。该文针对平地假设引入的高程误差和导航系统精度引入的残余运动误差进行了系统分析,对其在单次航过中引入的成像距离历程误差进行建模,从理论上分析了其对平面定位、干涉相位及DEM 精度的影响,最后通过仿真及实测数据实验验证了理论分析的正确性。该文的分析结论为机载重轨干涉SAR 系统设计和信号处理提供了理论依据。      

基于chirp-z 变换的斜视FMCW-SAR 非线性尺度变换算法

该文针对调频连续波合成孔径雷达(Frequency Modulated Continuous Wave Synthetic Aperture Radar, FMCW-SAR)在斜视模式下聚焦精度降低的问题,提出一种非线性尺度变换chirp-z 成像算法。该算法利用回波信号在多普勒域中距离向的非线性特性,通过引入一个非线性调频信号对回波信号进行基于chirp-z 的非线性尺度变换,降低距离压缩和距离徙动校正的误差,提高雷达图像分辨率。采用该成像算法对点目标模拟回波的成像结果与原始chirp-z 算法相比,距离向分辨率和图像对比度得到提高,方位向分辨率保持不变。      

基于邻域一致性的极化SAR图像仿射配准

极化SAR图像的配准是极化SAR图像处理的基础,需要具备较高的精度与速度。基于深度学习的极化SAR图像配准大多数是结合图像块特征的匹配与基于随机抽样一致性的参数迭代估计来实现的。目前尚未实现端到端的基于深度卷积神经网络的一步仿射配准。该文提出了一种基于弱监督学习的端到端极化SAR图像配准框架,无需图像切块处理或迭代参数估计。首先,对输入图像对进行特征提取,得到密集的特征图。在此基础上,针对每个特征点保留k对相关度最高的特征点对。之后,将该4D稀疏特征匹配图输入4D稀疏卷积网络,基于邻域一致性进行特征匹配的过滤。最后,结合输出的匹配点对置信度,利用带权最小二乘法进行仿射参数回归,实现图像对的配准。该文采用RADARSAT-2卫星获取的德国Wallerfing地区农田数据以及PAZ卫星获取的中国舟山港口地区数据作为测试图像对。通过对升降轨、不同成像模式、不同极化方式、不同分辨率的极化SAR图像对的配准测试,并与4种现有方法进行对比,验证了该方法具有较高的配准精度与较快的速度。