InSAR加权迭代贪婪算法相位解缠及性能分析

针对干涉SAR二维相位解缠问题,提出了一种利用加权迭代贪婪算法提高解缠精度的新方法.首先推导了加权迭代贪婪算法相位解缠的基本原理,然后给出了算法的实现过程,最后进行了仿真分析.在分析比较了W=2和W=3加权迭代贪婪算法性能的基础上,将W=3加权迭代贪婪算法与经典的解缠算法在解缠精度和解缠时间上进行了比较.仿真和实际数据解缠证明,该算法实时、高效、准确.     

一种基于加权迭代贪婪算法的InSAR相位解缠的新方法

该文针对干涉SAR二维相位解缠问题,提出了一种利用贪婪算法提高解缠精度的新方法。首先从理论上推导了贪婪算法相位解缠的基本原理,然后提出了一种迭代加权的贪婪算法,以克服传统贪婪算法解缠结果收敛于局部最优解的弊病,最后利用仿真数据和实际数据进行实验分析,验证了本文算法的有效性。     

基于聚类分析多通道InSAR联合相位解缠算法

多通道InSAR相位解缠不依赖相位连续性假设,因此可以实现复杂地区的相位解缠绕,然而多通道相位解缠绕需同时处理多幅缠绕相位图,在运算效率和内存使用上存在着一定的压力。基于聚类分析的多通道相位解缠算法(Cluster-Analysis,CA)有效解决了运行效率问题,但噪声鲁棒性差。因此,提出将聚类分析和区域扩展相结合的相位解缠绕算法。该算法首先利用边缘提取算子,获得干涉相位图中由于相位跳变导致的边缘曲线,然后利用CA算法对边缘曲线进行相位解缠绕,将解缠曲线作为区域扩展的种子像素,进行区域扩展相位解缠。这样,既可以实现复杂地形的相位解缠,又可以有效抑制噪声。实验结果表明,算法在保持较好解缠精度的同时,一定程度上提高了运算效率。     

一种基于质量引导和最小不连续合成的InSAR相位解缠算法

该文提出了一种质量引导和最小不连续相融合的InSAR相位展开算法。根据相位质量图将缠绕相位分割为高低质量区域,高质量区域采用质量引导算法进行求解,然后将每个解缠后的高质量相位块视为抽象相位点,在低质量相位区域内部和抽象相位点之间进行最小不连续优化,求解最终解缠相位。对真实InSAR数据的处理结果表明,该算法可以有效克服质量引导算法和最小不连续算法中的误差传播,保持高质量区域解缠相位的精度,提高解缠效率。     

基于构造边的精确快速相位解缠算法

针对复杂包裹相位图普遍存在相位跳变和解缠耗 时的情况,设计了一种高精度快速的相位解缠算法。首 先通过三步相移法得到包裹相位图,由包裹相位图计算产生质量图;再由相邻两像素点的质 量值构造水平与竖直权 值边,根据构造边权值的大小作为路径引导进行相位解缠,解缠过程以两像素点所构成边为 单位,采用不连续解缠 路径,逐次解缠所有像素点,有效降低了区域不连续、测量遮挡和环境噪声对解 缠精度的影响,而且通 过一次排序即可确定解缠顺序,提高了解缠效率;最后,结合本文构造权值图的特点,对算 法进一步优化,剔除了 冗余的权值边,加快了解缠的速度。通过对比不同算法的解缠结果表明,本文提出的算法具 有较快的解缠速度和较高的精度。     

干涉合成孔径雷达成像技术

介绍了合成孔径雷达的成像原理,简述了InSAR的测高步骤,重点论述了去平地效应和两种相位解缠算法,最后分别利用分支截断法和最小二乘法两种解缠算法,进行了高斯山模型的解缠绕仿真,并对结果进行了简要的分析。分析结果表明,分支截断解缠绕算法解缠效果较好,基本保持了原始相位的精度。而小二乘法恢复出的相位误差比分支截断严重,但计算率高。     

Goldstein枝切法对存在间断相位缺陷的解缠研究

Goldstein枝切法作为相位解缠中路径积分法的重要算法之一,其解缠结果易受到噪声或间断相位缺陷所引起的残差点影响。为了研究相位间断缺陷对解缠算法的影响,模拟了具有间断相位缺陷的数据,采用Goldstein枝切法进行了系统的解缠研究。重点研究了残差点对枝切线的搜索窗口半径大小的影响,并将解缠相位与真实相位进行了比较。结果表明,在单相位间断和双不相交的相位间断缺陷的情况下,Goldstein枝切法仍然具有较好的解缠效果;对于双交叉相位间断缺陷,Goldstein枝切法在这一局部区域无法得到正确的解缠结果;通过研究枝切线搜索窗口半径对解缠的影响,验证了存在“有效枝切线搜索窗口半径”的结论。此实验结果对于采用或联合采用Goldstein枝切法进行的相位解缠理论研究和应用具有参考价值。     

基于蚁群算法的InSAR相位解缠算法

该文利用数字地面高程（DEM）数据的变更,由SAR成像机理和双尺度粗糙面散射计算构造得到多景具不同阴影的单视复数（SLC）SAR影像数据。提出一种基于蚁群算法的相位解缠算法,用于多景具不同残差点数量的仿真相干SLC相干图像以及欧洲环境卫星（ENVISAT-ASAR）的InSAR图像的相位解缠,并与其他现有的解缠方法作比较。结果表明：该算法是一种有效的相位解缠方法,解缠精度与解缠速度上要优于其他一些常用的解缠方法。     

基于蚁群算法的InSAR相位解缠算法

该文利用数字地面高程(DEM)数据的变更,由SAR成像机理和双尺度粗糙面散射计算构造得到多景具不同阴影的单视复数(SLC)SAR影像数据。提出一种基于蚁群算法的相位解缠算法,用于多景具不同残差点数量的仿真相干SLC相干图像以及欧洲环境卫星(ENVISAT-ASAR)的InSAR图像的相位解缠,并与其他现有的解缠方法作比较。结果表明:该算法是一种有效的相位解缠方法,解缠精度与解缠速度上要优于其他一些常用的解缠方法。     

噪声消除算法在干涉SAR相位解缠中的应用研究

本文把噪声消除算法应用在干涉SAR相位解缠中,分析了该算法的特点.为了更好地解缠干涉SAR数据,提出了一种改进的方法.在原有两点规则的基础上,提出了三点规则,并提出把两点规则和三点规则结合使用来提高相位解缠稳健性的混合算法.该方法有效地解决了噪声消除算法在解缠质量差干涉相位图时不收敛的问题,在保持了算法的计算精度的同时提高了算法的稳健性.对仿真和真实干涉SAR数据的实验结果验证了本文方法的有效性.     

精确最小二乘相位解包裹算法

路径无关算法是一类重要的相位解包裹算法,其中最常用的是各种最小二乘算法。由于最小二乘算法无法限制误差在空间中传播,因此不能直接获得精确的解包裹相位,其应用受到了限制。分析最小二乘相位解包裹算法误差的特点,提出了一种能得到精确解包裹相位的新算法,给出了相关的理论分析和具体算法,通过模拟计算和实验验证,证明了该新算法的可行性与有效性。     

Phase unwrapping via graph cuts.

Phase unwrapping is the inference of absolute phase from modulo-2pi phase. This paper introduces a new energy minimization framework for phase unwrapping. The considered objective functions are first-order Markov random fields. We provide an exact energy minimization algorithm, whenever the corresponding clique potentials are convex, namely for the phase unwrapping classical Lp norm, with p > or = 1. Its complexity is KT (n, 3n), where K is the length of the absolute phase domain measured in 2pi units and T (n, m) is the complexity of a max-flow computation in a graph with n nodes and m edges. For nonconvex clique potentials, often used owing to their discontinuity preserving ability, we face an NP-hard problem for which we devise an approximate solution. Both algorithms solve integer optimization problems by computing a sequence of binary optimizations, each one solved by graph cut techniques. Accordingly, we name the two algorithms PUMA, for phase unwrappping max-flow/min-cut. A set of experimental results illustrates the effectiveness of the proposed approach and its competitiveness in comparison with state-of-the-art phase unwrapping algorithms.     

Bayesian approaches to phase unwrapping: theoretical study

The problem of phase unwrapping of two-dimensional (2-D) phase signals has gained a considerable interest. It deals with the problem of estimating (reconstructing) an absolute phase from the observation of its noisy principal (wrapped) values. This is an ill-posed problem since many possible solutions correspond to a given observation. Many phase unwrapping algorithms have been proposed relying on different constraints for the phase signal sampling process or the nature (e.g., smoothness, regularity) of the phase signal. We look at these algorithms from the Bayesian point of view (estimation theory) and analyze the role of the prior assumptions, studying their equivalencies to the regularization constraints already used. This study leads to the development of the two new phase unwrapping algorithms which are able to work in quite difficult conditions of aliasing and noise. The theoretical study of the analyzed schemes is illustrated by some experiments on synthetic phase signals     

改进的相位展开算法及其在瞬时频率估计中的应用

 研究了一种改进的相位展开算法及其在瞬时频率估计中的应用.首先讨论了噪声对相位展开的影响,发现当每个周期内的样本数为2个样本时相位展开具有最佳的性能;接着利用这个性质得到一种简单的相位展开算法,可以在较低信噪比条件下估计出信号的瞬时相位;随后把相位展开算法应用于正弦波频率估计,得到了改进的相位平均法,利用它可以在较低信噪比条件下得到宽带信号的瞬时频率曲线;最后通过MATLAB仿真对算法进行验证.     

基于FTP的动态相位展开方法的研究

在采用结构照明的光学三维传感方法中 ,相位展开是被测物体三维面形正确重建的关键步骤之一 ,也是一个难点。本文就动态傅里叶变换轮廓术中相位展开问题进行研究 ,对比分析了直接相位展开算法、基于相邻帧间相位差之间的相位展开算法和基于调制度排序的相位展开算法。解决了基于傅立叶变换轮廓术的动态三维测量中相位展开问题 ,特别是孤立区域的相位展开。为动态傅立叶变换轮廓术的在冲击和爆轰过程中应用 ,提供了理论基础。文中给出了详细的理论分析和计算机模拟     

合成孔径雷达干涉测量中的相位展开

合成孔径雷达干涉测量技术 (InSAR)是以合成孔径雷达复数据提取的相位信息作为信息源来获取地表的三维信息和变化信息的一项技术。相位展开是InSAR数据处理中的关键步骤之一。本文介绍了合成孔径雷达干涉测量的原理 ,重点讨论了InSAR中的相位展开算法 ,特别对与路径有关的算法和与路径无关的算法进行了分析 ,比较了各类方法的优缺点。指出一些在结构照明型计量中有效的相位展开算法也可以用于合成孔径雷达干涉测量之中的相位展开     

对基于图像分割与合并的相位展开算法的改进

为了提高基于图像分割与合并的相位展开算法的精度,对已有的一种算法进行多方面改进,采取区域不等分措施,使得区域信息完整、准确再现;针对不同区域的噪声及欠采样情况,分别采取不同的相位展开算法;对分块合并时重叠区域进行加权叠加处理。利用仿真和实测数据对算法进行了验证,结果表明,改进算法能更准确、快速地恢复出被测物体的相位信息。改进后的算法不但适合于超大规模图像的相位展开,也适合于部分区域条纹过密的包裹相位图的展开。     

短时数据相位差法测频

从相位差法测频的基本原理出发,考虑到直接平均相位差法不能适应低信噪比和短时数据的要求,对相位数据做解卷绕和翻转预处理,从而解决了相位跳周和频率反转的固有问题。做完预处理的相位数据,通过2种测频算法高阶相位差法和相位加权平均法,2种算法都不会出现直接平均的数据抵消,而且充分利用了相位差信息。仿真试验表明,2种算法能适应短时数据低信噪比的要求,能应用于工程实践。     

基于k值取整的二向剪切相位解包裹算法的研究

针对已有的解包裹算法依旧不能对存在严重欠采样 和较强噪声的包裹相位进行精确解包裹,为了处理受 到噪声污染、严重欠采样的包裹相位图,本文提出了一种基于k值取整二向 剪切的新型相位解包裹算法。 将横向剪切干涉技术和迭代算法进行了改进,得到的新算法,一方面提高了对严重欠采样 包裹相位的处 理能力;另一方面加快了迭代的收敛速度,其所需时间和离散余弦变换(DC T)法接近。在新算法中,引入k值取 整,可以更加精确求解出真实相位,从而提高了新算法的抗噪性能。通过与改进的最小二乘 (LBS)算法进行对比, 新算法的性能优于其它算法。实验结果表明,本文提出的新算法,不仅可以处理严重欠采样 的包裹相位图,还具有很强的抗噪性。     

Phase difference-based multichannel phase unwrapping.

This work addresses the derivation of the phase difference-based maximum likelihood (ML) phase unwrapping algorithm. To this end, we derive the joint statistics of the phase differences on a two-dimensional grid for the multichannel case, where several scaled wrapped phase values are available. Subsequently, we determine and study the structure of the phase difference-based ML estimator and compare it to known phase unwrapping techniques. This work allows us to frame single and multichannel algorithms in a common formulation. Moreover, among the known single-channel phase difference-based procedures, we identify those attaining an ML solution. We also show that multichannel phase difference-based and, recently proposed, phase-based ML algorithms achieve equivalent solutions.