相位分块与拟合法结合的InSAR相位解缠算法

为进一步提高InSAR干涉图的解缠效果,提出了针对InSAR干涉图的相位分块与拟合法结合的相位解缠算法。该算法将获得的相位图分为多个相位区间块,块内相位值都在给定的相位区间内,将像素个数大于等于给定阈值的块归类为正常块,小于给定阈值的块归类为残余像素块;然后利用拟合法依次进行正常块间的相位解缠绕和残余像素的相位解缠绕,通过合并解缠后的块得到最终的解缠结果。为验证算法的适用性,采用模拟数据和实测数据进行实验处理,以均方根误差和算法运行时间作为评价指标,将此算法与传统的Goldstein枝切法、质量图引导法、四向剪切最小二乘法进行比较。结果表明,本文算法的噪声鲁棒性更好,解缠结果更为准确。     

基于掩膜的加权卡尔曼滤波相位解缠算法

卡尔曼滤波将相位解缠转化为状态估计问题,同时实现相位解缠与噪声消除。由于原始雷达信号以及后处理过程中产生的诸多误差,造成相位数据不连续产生局部误差传递,使得解缠结果不准确。提出一种基于掩膜的加权卡尔曼滤波相位解缠算法。该算法通过对包缠数据中的低质量区域进行掩膜处理,对掩膜后的高质量区域进行卡尔曼滤波相位解缠,再对掩膜区域实施加权卡尔曼滤波相位解缠,得到了较为可靠的相位解缠结果。采用仿真数据和ALOS卫星的山东兖矿地区干涉SAR数据进行实验,验证了算法的有效性和可靠性。     

基于随机并行梯度下降算法的InSAR相位解缠方法

相位解缠是干涉合成孔径雷达InSAR数据处理中的一个关键步骤,解缠结果的好坏直接影响最终数字高程模型的精度。介绍了一种基于随机并行梯度下降SPGD算法的解缠方法,该方法对图像中各相位点施加随机并行扰动,通过迭代使得解缠误差代价函数收敛到全局最优值,从而实现相位解缠的目的。模拟和实测数据实验结果表明,相较于最小二乘解缠方法,随机并行梯度下降解缠算法精度更高,且原理简单,易于实现,为相位解缠提供了一个全新的思路。     

InSAR两种相位解缠算法的融合

相位解缠是合成孔径雷达（SAR）干涉测量数据处理的重要步骤之一。解缠的精度将直接影响干涉测量结果的精度,本文通过实验研究,对比分析了现有的两类主要的相位解缠算法的解缠原理、解缠思想、各自的特点及其引起误差的原因,然后结合各自的优点组成了一种效果更好的二维相位解缠算法。使用该算法解缠后的相位条纹与原始干涉相位图相位条纹的一致性非常好。     

优化的区域增长InSAR相位解缠算法

在区域增长的干涉合成孔径雷达（InSAR）相位解缠算法中,种子的选择和种子相位值的确定是之一.本文研究了优化的区域增长2维相位解缠方法,包括合适的种子选取和种子相位值的优化处理,提出了将干涉相位图中相位跳变导致的边缘曲线作为种子,通过分析边缘曲线之间的相邻关系,基于遗传算法优化种子的相位值.仿真结果表明,该算法的计算量与干涉相位图的像素点数成近似线性关系,同时由于该算法属于局部算法,可以通过并行处理进一步提高计算效率.优化的区域增长2维相位解缠算法与其他2维相位解缠算法相比较,其解缠后的相位条纹与原始干涉相位图相位条纹的一致性非常好.该算法的处理结果与最小成本网络流相位解缠法相当,但其计算量却远远小于最小成本网络流相位解缠法的计算量.     

合成孔径雷达差分干涉形变监测的质量评定分析

通过对D-InSAR数据处理过程中的不同误差进行分析,尤其是通过对差分干涉图和相位解缠的质量指标进行了详细分析和比较,研究了D-InSAR监测方案的质量评定与方案选取问题。并以西安地区1992-1993年间不同航迹,不同ERS干涉对的三个地面沉降监测方案为例进行了试验分析,结果显示采用干涉图和相位解缠的质量评定指标可以很好的进行监测方案的优选。     

相位质量图在二维相位解缠中的应用探讨

本文从二维相位解缠的定义出发，介绍了相位质量图和标记，描述了两类有代表性的解缠算法以及它们之间的联系。分析了如何利用相位质量图来评价解缠结果。     

质量图和残差点相结合的InSAR相位解缠方法

在分析质量图原理及其在相位解缠中应用的基础上,提出了一种质量图和残差点相结合的InSAR干涉图相位解缠算法,算法以干涉图中残差点的分布信息为依据,优化质量阈值的确定方法,并以此为依据将干涉相位图划分为高低质量区域,指导相位解缠的顺利进行。通过使用不同质量图的实验结果表明,该方法减少了干涉图中有效信息的流失,并且指标明确,人工干预少,解缠结果较枝切法等经典方法更准确而有效。     

无权重多重网格的最小二乘相位解缠研究

相位解缠是干涉合成孔径雷达（InSAR）测量地形高程、重建三维地形模型的重要步骤之一。介绍了最小二乘的相位解缠原理,提出了一种基于无权重的多重网格算法求解离散泊松方程。该算法是在较大网格基础上解决偏微分方程（PDE）的快速方法,将误差的低频成分转换为高频成分,这样就可以使用高斯-塞德尔松弛法去除多种频率的误差分量。实验结果证明：该方法具有收敛速度快,解缠精度高等优点。     

一种最短分割路径的相位解缠算法

用中国广东地区的DEM数据和ENVISAT-ASAR参数,按SAR成像机理和双尺度粗糙面散射计算构造SLC数据,通过按比例变更DEM的起伏程度造成具有不同的起伏高度和阴影,进而构造了多景不同残差点数量的相干数据。该数据能够有效的估评检验各种InSAR解缠算法,有助于分析实际图像阴影对InSAR反演DEM误差的影响。在路径跟踪的解缠算法中,路径越短解缠效果越好。提出了一种路径跟踪的相位解缠算法,其利用蚁群算法求解连接残差点的最短路径,然后对该路径进行了分割,生成连接相邻异性的残差点对的分割路径,能够在解缠过程中避免出现“解缠孤岛”现象。将该算法分别应用于多景仿真SLC数据的相干图像和ENVISAT-ASAR伊朗Bam地区的InSAR图像,并与其它几种解缠算法作了比较。数据实验结果表明:该算法可有效的应用于各种复杂地形的InSAR图像的相位解缠,与其它解缠方法相比,具有一定的优越性。     

基于FPGA的线阵干涉条纹相位解包裹算法实现

针对线阵图像传感器干涉条纹相位提取后存在残差点及噪声的问题,设计了一种易于在嵌入式系统中实现的信号处理算法。给出的逐点差值比较和累加滤波算法采用可变包裹系数得到相位解包裹初值,利用采取了防累积误差溢出措施的二阶IIR椭圆滤波器消除噪声,并在截取时进行四舍五入处理。利用FPGA技术实现了简单、快速和可靠的相位解包裹算法。实际测试结果表明,能够有效消除线阵干涉条纹相位残差点,并使相位信号平滑。实现了相位解包裹的目的,具有很好的工程应用价值。     

时间相位解包裹算法仿真与实验研究

为提高基于编码光栅的物体三维轮廓重构的精度,消除多频时间相位解包裹算法的相位跳跃性误差。采用一种改进的三频相位解包裹算法,通过相位与光栅节距的关系,实现了精准的相位解包裹。相比于传统方法和已提出的方法,提出的方法解相精度更高。通过仿真分析可得,改进方法展开相位无跳跃性误差,无需相位矫正,且在外加较大干扰的情况下也不会产生2π周期性误差,减小了相位解包裹的非线性误差。通过实验分析可得该方法实现了较高精度的物体三维轮廓重构。     

InSAR中应用可靠度导向改进的分级表相位展开算法

目的 在干涉合成孔径雷达的相位展开过程中,如果相位展开的展开路径穿过残差点就会产生相位展开的误差。在相位展开的时候,希望将相位展开的误差限制在局部区域,提高相位展开的精度。方法 首先通过判断截断相位图的残差点,并以InSAR的干涉一致性图作为相位展开的可靠性度量,对截断相位图进行量化,将残差处的可靠度设为排序中的最低等级。在进行可靠度排序后进行干涉合成孔径雷达相位图的相位展开。结果 使用该算法改进了经典可靠度导向相位展开算法中可靠度排序的缓慢问题。与经典菱形算法相比,展开精度高很多。与洪水算法相比,展开速度能快上百倍。通过可靠度排序的改进,对干涉合成孔径雷达相位展开后的结果进行分析,可以看到提高了相位展开的精度,有效的控制了相位展开过程中误差的传递。结论 相位展开算法的改进提高了干涉合成孔径雷达相位展开的精度,在干涉合成孔径雷达的相位展开中可以广泛应用。     

相位解包裹技术及应用研究进展

相位解包裹技术是光学相位测量中获得连续相位分布的一项关键技术,解包结果的好坏直接影响测量结果的精度高低。近年来该技术广泛应用于散斑干涉测量、合成孔径雷达等领域。从两大类相位解包裹技术出发,详细论述了各类路径跟踪解包裹算法和最小范数解包裹算法的实现方式,并分析比较各算法的优缺点;最后介绍了相位解包裹的国内外发展与应用,展望了相位解包裹技术在抗噪能力、解包裹效率以及解包裹结果定量评价等方面的发展趋势。     

斜视模式下基于Legendre展开的改进CS成像算法

在SAR的斜视模式下,针对传统的CS成像算法相位展开精度差的缺点,提出一种改进算法将Legendre展开应用其中。传统的成像算法主要对回波信号的二维频域的传递函数,还有算法流程中的三个相位校正函数应用Taylor多项式进行展开。将Legendre多项式取代Taylor多项式对算法进行处理,并进行了详细的推导,与传统的基于Taylor多项式进行展开的成像算法相比,减少了回波相位近似误差,相位展开精度得到了提高。最后从峰值旁瓣比和积分旁瓣比的角度评估了SAR图像的成像质量。理论推导和仿真结果都表明成像质量得到了进一步的提高。     

双四步路径相移均值法

在光栅投影三维表面测量系统中,光学仪器的伽玛非线性和随机噪声是影响相位展开精度的两个主要因素。双三步相移法具有同时降低这两类误差的独特优势,但仍然存在非线性误差较大且相位测量精度较低两个方面的问题。针对以上问题,提出了双四步路径相移法,首先将双三步相移法中对齐平均的思想应用于四步相移法,以降低非线性误差对测量精度的影响;进而提出了相位域空间变换多频外差方法,以利用所有测量相位进行相位平均,进一步降低随机误差的影响,提高测量精度。实验结果表明,该算法能够有效地提高相位展开的精度,具有更强的适应性。     

一种高效的平面点集凸包递归算法

凸包是计算几何的基本结构, 在许多图形图像相关领域得到了广泛应用. 本文提出了一种简单快速的平面点集凸包算法, 使用了主成分分析法(Principle component analysis, PCA)对点集进行预处理, 并研究了适用的排序规则和凸包边缘点判定原则. 该算法已成功应用于一光栅投影三维形貌快速测量系统,对相位干涉图中密集残留点所形成的最小凸包进行提取. 系统将提取的凸包区域进行掩码标记, 从而避免密集残留点造成相位展开错误, 保证了三维形貌重构的准确性. 实验结果表明, 该算法准确可靠, 并且运行效率较高.