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。      

机载双天线InSAR对飞数据处理与分析

干涉合成孔径雷达(InSAR)技术具有高精度的地形测绘能力。然而在山区地形条件下,受SAR侧视成像的影响,存在较多的几何畸变区域,干涉相位表现为不连续或者缺少有效信息的情况,对单一的干涉图像对处理难以得到精确的数字高程模型(DEM)。融合两个或多角度的干涉数据可以用于解决这一问题。该文根据这一思路利用机载双天线InSAR对飞数据进行实验,针对山区地形条件下参考高程近似影响运动补偿精度的问题提出了基于高程迭代的运动补偿方法,对于阴影、叠掩区域容易导致相位解缠误差的问题提出基于地形特征的相位解缠方法,从而尽可能降低单一角度数据的DEM误差,以达到消除对飞数据重叠区域3维定位不一致的目的,拼接实验结果验证了处理方法的有效性。      

一种有效的机载双频干涉地形高程重建方法

双频联合解缠不需要满足Iton假设,因此双频干涉可以有效地提取地形起伏较大区域的高程信息。针对目前双频干涉处理中高程重建精度低的问题,该文提出了一种有效的双频干涉SAR地形高程重建方法。该方法对常规处理流程中的关键步骤进行了改进,首先在不同波段配准之前采用非局部参数估计(NL-InSAR)技术对幅度图、相干系数、干涉相位进行精确估计,利用各个波段滤波后的幅度信息来实现不同波段的干涉相位的配准。然后采用聚类分析技术对联合解缠相位标记有效点和噪点,并利用这些有效点对联合解缠相位进行均值滤波。用于实验的机载实测数据包括同一场景的C波段和X波段主、辅SAR图像复数据,在针对实测数据处理中,该方法取得了较好的高程重建结果。      

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。     

一种InSAR建筑物图像仿真及高程反演方法

城市建筑区域叠掩、阴影严重,图像理解困难且干涉相位变化复杂紊乱,一直是InSAR处理的困难区域。SAR图像仿真能为图像理解和处理方法研究提供数据支撑,然而现有建筑区域SAR图像仿真方法大多无法获得具有相干性的干涉SAR图像对。该文提出了一种面向建筑区域的干涉SAR复图像对仿真方法,能够获得建筑的复数图像对、干涉相位图以及叠掩成分数目等信息,为城区干涉SAR处理及信息提取研究提供仿真数据支撑。同时,基于仿真中对相位变化规律的分析,提出叠掩区相位解缠时的基准确定方法,解决传统解缠方法面临的叠掩区域干涉相位不连续问题,进而反演建筑高程信息。最后,通过建模仿真结果与实际SAR图像和干涉相位的对比,验证了仿真方法的正确性,并对仿真及实际干涉相位进行解缠和高程反演处理,验证了该文高程反演方法的有效性。      

多频干涉SAR局部条纹频率估计方法

多频干涉SAR技术作为传统干涉SAR技术的扩展,可以实现对陡峭地形高程的精确提取。多频干涉SAR数据融合实现陡峭地形高程重建的前提是获取各独立观测频点高质量的干涉相位图。本文将传统InSAR技术中基于最大似然的局部条纹频率估计方法扩展为多频InSAR的情况,解决了传统方法估计结果易受相位噪声的问题,并将条纹频率估计结果用于辅助相位滤波。计算机仿真实验验证了本文方法的有效性,提升了干涉相位图的生成质量。      

基于粗数字高程模型信息的干涉相位图生成方法

该文提出了一种基于粗数字高程模型(DEM)信息的干涉相位图生成方法,其思路为充分利用已有的DEM信息来完成SAR图像配准-干涉相位滤波处理。此方法首先根据粗DEM信息和系统参数计算得到SAR图像中每一像素的2维配准偏移量,从而完成SAR图像的配准。在干涉相位滤波中,由粗DEM信息仿真生成已知地形的干涉条纹图用以补偿InSAR系统录取得到的干涉相位,再对残余相位进行滤波处理,提高干涉相位滤波的性能。另外,对于高分辨率SAR图像,粗DEM高程误差和系统参数误差会引入较大的图像配准误差,该文再利用联合像素子空间投影方法进一步完成SAR图像的精确配准和相位滤波。仿真结果验证了该文方法的有效性。     

一种新的InSAR相位解缠算法

干涉相位解缠直接影响到干涉合成孔径雷达(InSAR)高程测量精度,是InSAR处理及其重要的一步。文中在研究了最小二乘法相位解缠的基础上,提出了一种基于解缠相位误差迭代补偿的加权最小二乘法。首先,采用加权最小二乘法得到相位解缠的初值,然后,再通过对解缠误差相位的迭代补偿,对解缠效果进行优化。另外,针对迭代次数的合理选择,还设计了一种迭代机制,避免了迭代次数过多引入的补偿冗余和迭代次数过少导致的补偿不足。相比最小二乘法,该方法通过加权处理对相位噪声的全局影响进行了约束;通过误差迭代补偿进一步大大提高了解缠精度。仿真试验结果表明:文中所提方法具有优越性。     

一种机载重轨干涉SAR相位偏移量估计算法

机载干涉SAR获取DEM的过程中,绝对相位与展开后的相位存在一个常数相位偏移量。这需要利用照射区域内角反射器的地理信息去估计这个偏置。然而,人工布设角反射器浪费人力物力。同时,在一些危险区域人工布设和测量角反射器也是难以实施的。为了克服这一限制,相位偏移量可以利用外源DEM提取的地面控制点去估计,然后通过斜坡相位模型迭代估计误差。由于机载重轨干涉SAR的时变基线误差会影响算法中斜坡相位估计模型与线性求解的匹配性能,从而影响算法估计精度。提出了一种兼顾时变基线估计和补偿的相位偏置迭代估计算法。机载C波段0.5m高分辨率重轨干涉SAR实测数据用于验证该算法的有效性,高程重建精度在4m以内。该方法简单快速,且能够消除对人工角反射器的依赖性,适合无定标点情况下机载InSAR的DEM反演。     

利用粗DEM信息的分布式卫星InSAR图像精配准算法

针对分布式卫星干涉合成孔径雷达图像配准中最大相干相关法在实际应用中缺乏理想相位估计值问题,提出利用粗数字高程模型反演干涉相位图作为理想相位估计值的处理方法。该方法通过在图像粗配准后利用主辅SAR图像的轨道信息、粗DEM以及主图像雷达成像几何反演出干涉条纹图,并将其作为理想干涉条纹估计值应用在最大相干相关法求取精配准偏移量中。此外,本文根据多基星载SAR雷达成像几何给出了利用粗DEM对SAR图像各像素对应目标点通用的空间定位方法及其干涉相位反演方法。ERS-1/2数据实验结果验证了本文方法的有效性。      

基于曲面投影的毫米波InSAR数据成像方法

与其它波段相比,毫米波系统具有体积小、重量轻、分辨率高等优点,成为近几年InSAR技术的研究热点。但因其波长短,毫米波InSAR对平台运动轨迹测量精度要求更高,非理想运动情况下传统成像方法数据处理及干涉相位提取困难,另外传统方法基于平面投影成像,在地形陡变时干涉相位缠绕和目标几何畸变较严重。为了解决传统方法在毫米波InSAR成像的以上不足,该文提出了一种基于曲面投影的毫米波InSAR成像方法,将不同通道回波数据投影到相同地形高程曲面上进行成像及干涉相位提取,并推导了曲面下地形高程与干涉相位的关系。仿真和实测数据结果验证了该文方法的有效性,结果显示该方法在平台非理想运动下较传统算法获得更好的InSAR成像和干涉相位质量,且减小了地形高程起伏引起的几何畸变及干涉相位缠绕,更有利于毫米波InSAR图像地形特征描述及高程提取。      

由新质量图引导的InSAR快速解缠方法

相位解缠是SAR干涉测量数据处理中的一个关键步骤之一,解缠结果的好坏直接影响最终数字高程模型的精度。该文介绍了一种新的质量图求取方法。该方法考虑到条纹宽度对传统的灰度方差质量图的影响,提出利用平面拟合来消除坡度效应后再求取灰度方差作为质量,取得良好的效果。该文还对质量图的解缠算法进行了改进,利用查找表来降低路径搜索的计算量,大大减少了解缠所需要的时间。由于InSAR图像的数据量往往很大,解缠时间的大大缩短对于这样大量数据的处理是非常有利的。对真实InSAR干涉纹图的处理结果表明,该解缠方法高效而实用。     

高分辨率机载InSAR高程距离向空变误差定标方法

高分辨率机载干涉合成孔径雷达(Interferometric Synthetic Aperture Radar, InSAR)是获取高精度数字高程模型(Digital Elevation Model, DEM)的重要手段之一。由于主副天线距离向相位方向图存在差异等原因,导致干涉相位偏差沿距离向变化,而传统的干涉定标方法将干涉相位偏差视为常数进行定标,无法消除干涉相位沿距离向变化的误差,因此使得定标后反演得到的高程存在距离向空变误差。针对该问题,该文提出一种单独将干涉相位偏差沿视角进行多项式拟合的定标方法。最后,利用一组机载实测数据对该方法加以验证,实验结果表明,该方法能有效地解决高分辨率机载InSAR高程测量距离向误差的空变问题。     

A Joint Image Coregistration, Phase Noise Suppression, and Phase Unwrapping Method Based on Subspace Projection for Multibaseline InSAR Systems

As is well known, image coregistration, interferometric phase noise suppression, and phase unwrapping are three key processing procedures of synthetic aperture radar interferometry (InSAR). The three procedures are cascaded in the conventional processing flow of InSAR. Unlike the conventional processing flow, in this paper we propose a joint processing idea to carry out image coregistration, interferometric phase noise filtering, and phase unwrapping simultaneously based on subspace projection for multibaseline InSAR systems. The joint processing method can perform the fine coregistration of all SAR images implicitly by extracting the correlation information in the neighboring pixel sets, suppress the phase noise by utilizing the orthogonality of the signal subspace and the corresponding noise subspace, and optimally estimate the unwrapped interferometric phases (or the terrain heights) by combining the pixel coherence and the baseline diversity of a multibaseline InSAR system. Simulated results are presented to verify the effectiveness of the joint processing method     

一种多基线相位解缠频域快速算法

一切将相位由主值或相位差值恢复为真实值的过程统称为相位解缠,除了雷达干涉应用外,相位解缠在合成孔径声纳、自适应光学、核磁共振、地震处理等方面都有重要应用,多基线可提高相位解缠的性能。以多基线干涉合成孔径雷达(In-SAR)系统为应用背景,提出一种多基线InSAR干涉相位解缠频域快速算法。该算法的基本思想是使相位梯度估计值的频域函数与各基线相位梯度频域函数加权和之差的平方和最小。仿真及实测数据处理结果表明:频域算法效果与时域算法类似,由于避免了镜像操作,其效率大大提高。