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。     

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。     

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。     

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.     

相位解缠中的一致性与非一致性分析

处理相位的不一致性或路径依赖性是相位解缠的关键和难点.在概述一致性与不一致性的基础上,较为细致地分析了产生不一致性的原因以及不一致性的编码,最后分析了不一致性给相位解缠产生的难点,提出处理不一致性的一些合理建议.     

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。     

InSAR相位解缠算法的实验对比研究

相位解缠是InSAR处理中的一个关键步骤,相位解缠算法的选取很大程度上影响着最终的结果。本文主要介绍和比较了6种常用的相位解缠算法,并选取西藏当雄地区的地震同震影像进行实验分析,对解缠结果的质量进行评价比较。结果表明:统计耗费网络流算法结果充分顾及了相干图所包含的信息,获得了一个较优的全局解,解缠结果的连续性较好。而且直接处理感兴趣的且数据质量好的离散区域,实现效率高,可以将误差限制在一个小范围内,防止误差的再传递,解缠结果较精确。     

基于改进模拟退火遗传算法的INSAR相位解缠算法

为了解决经典的Goldstein枝切线法容易生成过长的枝切线和较多封闭区域的问题,提出一种基于改进模拟退火遗传算法的INSAR(Interferometric Synthetic Aperture Radar)相位解缠算法。该算法首先对部分残差点进行预处理,生成极性平衡的小段枝切线,然后使用改进模拟退火遗传算法求解剩余残差点的优化组合。经这两步处理后,所得到的枝切线的总长度和封闭区域的数量都明显减少。对真实INSAR数据的实验结果表明,该算法在运行时间和解缠精度上均有一定的优越性。     

残差点退化的统计费用网络流机载相位解缠算法

目的 相位解缠是InSAR干涉数据处理的关键步骤,而解缠不连续（即相位跳变）问题却普遍存在,尤其在机载InSAR系统中,由于数据的高分辨率,使得低矮地物如树木带在数据中表现为相位不一致,因而相位跳变问题更加显著。星载InSAR相位解缠广泛使用统计费用网络流（SNAPHU）算法^[1],借鉴其经验将SNAPHU算法引入高分辨机载InSAR相位解缠。而残差点退化方法能有效补偿局部相位不一致区域。因此本文提出一种结合残差点退化方法与SNAPHU算法的高分辨率机载InSAR相位解缠算法。方法 将原始InSAR数据滤波且去除平地相位,再对其进行残差点退化处理。残差点退化包含残差点定位,及残差点补偿两部分。根据残差点及其邻域像元的性质,对残差点进行补偿使其退化为非残差点,不断迭代这一过程,以减少图像中的残差点,优化局部数据。根据机载InSAR系统定标参数,修正SNAPHU算法中的参数及几何模型,使用修正后算法进行相位解缠。结果 利用2011年四川江油地区的单轨双天线X波段机载InSAR数据进行了试验,试验结果表明,在相位不一致,相干性低的连续树木带区域,该算法显著缩小了解缠相位不连续区域,修正了大面积的相位跳变。结论 验证了残差点退化方法结合统计费用网络流算法可有效解决解缠相位大面积跳变问题,且对噪声具有鲁棒性。     

基于信号子空间估计的多基线InSAR干涉相位图滤波方法

多基线干涉合成孔径雷达（Interferometic synthetic aperture radar,InSAR）利用长短基线之间的关系,能够获得优于单基线InSAR的高程测量结果。本文针对多基线InSAR的数据特点,提出了基于信号子空间估计的多基线InSAR干涉相位图滤波方法。该方法将不同长度基线下所获得干涉相位图中同一像素单元信号作为一个训练样本,通过信号子空间的估计完成多基线InSAR干涉相位图滤波。仿真实验结果表明,本文方法可以在运算时间相当的情况下,获得优于回转均值滤波算法和回转中值滤波算法的滤波性能,是一种可满足实时处理要求的有效的多基线InSAR干涉相位图滤波方法。     

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。     

基于标志点的InSAR系统仿真性能评估方法

系统仿真实验对于天基InSAR系统的总体设计和关键技术验证意义重大,性能评估是其中的关键环节之一。建立了由三大类共8项指标组成的InSAR系统性能指标体系,提出了基于标志点的InSAR系统仿真性能评估方法。该方法通过在仿真地面场景中合理布设标志点,并以标志点作为评估样本点来计算各项指标,可达到与理想干涉量评估方法相近的指标计算精度,同时避免了理想干涉量评估方法稳健性不足的问题,且计算效率更高。仿真实验结果验证了评估方法的有效性。     

基于MRF-MAP和模糊质量图的相位展开算法

相位展开是磁共振成像技术应用中最关键的环节之一,可以为磁共振的某些重要临床应用提供精确的相位信息。然而,由于临床磁共振成像过程中,部分区域真实的相位存在急剧变化,同时伴有不同性态的噪声污染,导致相位展开时存在信息的高度不一致性。为了有效地解决上述难题,基于马尔可夫-最大后验（Markov Random Field & Maximum A Posterioi,MRF-MAP）模型,首次将相位展开看作计算机视觉中的标记问题,并结合磁共振相位数据的特点,设计出相位图的模糊质量图,完成相位展开的能量函数构建。针对能量函数的优化求解,采用高效的图割算法进行。     

一种基于频率调制的时域相关多普勒估计算法

对SAR成像中多普勒中心频率进行研究,指出传统多普勒中心估计,在解卷绕过程中,会存在不稳定问题。针对这一问题,提出了一种基于频率调制的时域相关估计算法。该算法将多普勒中心搬移到非卷绕区,避免了卷绕出现;估计过程中使用最小二乘法更新调制频率,适应多普勒中心变化,保证了估计的稳定性,该算法相比传统估计算法,解决了传统算法不稳定问题,具有更强的适用性。最后通过真实的机载SAR数据,验证了该算法的有效性。     

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。     

地球同步轨道SAR快速BP成像算法

地球同步轨道合成孔径雷达（Geosynchronous Synthetic Aperture Radar,GEO SAR）轨道高,合成孔径长,采用局部近似处理的后向投影算法（Local Back Projection,LBP）不再适用。结合传统LBP算法原理,构建了基于LBP的GEO SAR相位误差模型,提出了适用于GEO SAR的LBP成像处理方法。仿真结果表明改进后的LBP算法在保证成像质量与传统BP算法基本相近的同时,将计算效率提升了75倍。     

DInSAR技术的最新进展

从传统合成孔径雷达差分干涉测量(DInSAR)技术面临的问题出发,分析了近年来DInSAR技术发展的新趋势,详细论述了最小二乘(Least Squares,LS)方法、永久散射体(Permanent Scatterer,PS)方法和小基线集(Small Baseline Subset,SBAS)方法的原理、应用及发展趋势。     

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。     

基于图像熵的线性阵列ISAR成像处理方法

研究一种线性阵列逆合成孔径雷达(LAAISAR)的成像处理方法。分析线性阵列ISAR的几何模型并给出成像处理流程。针对阵列ISAR同时接收多路回波信号的特点,采用传统的距离-多普勒算法对每路回波进行成像;利用互相关法进行图像粗配准;在此基础上利用图像熵法进行图像细配准,得到匹配的目标图像。基于该处理流程的仿真实验表明,该处理方法能够充分利用阵列ISAR的每路回波信息,使目标图像精确配准,且能有效提高目标分辨率。     

大区域稀疏控制条件下的多条带InSAR数据的联合定标研究

利用干涉SAR的DEM做大区域测图应用中,针对干涉SAR多条带拼接时出现的重叠区高程不一致问题,首次提出了利用条带间重叠区连接点进行多条带联合定标方案,减少了地面控制点的数量需求,降低了野外采集地面控制点的工作量,解决了多条带干涉SAR数据的高程不一致问题,突破了干涉SAR技术用于大区域测图的瓶颈。同时为了解决大区域多普勒中心频率的漂移问题,提出利用控制点估计多普勒中心频率线性漂移的方法。利用中国科学院电子学研究所自主设计、研制的机载干涉SAR系统数据,进行了定标处理实验,验证了方法的正确性和有效性。