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。     

一种新的基于形态学的InSAR干涉相位图滤波算法

在干涉合成孔径雷达（InSAR）成像中，由于相位噪声的影响，在相位展开前应该对干涉相位图作滤波处理，以保证相位展开后结果的正确性，获得真实的数字高度模型。对于InSAR干涉相位图的滤波，滤除相位噪声的同时，应确保有用跳变信息不被滤除。本文基于形态学原理，结合数据的量化处理，提出一种新的InSAR干涉相位图的滤波算法。实验结果表明，该滤波算法的效果优于Candeias等人提出InSAR干涉相位图的形态学滤波算法，且运算速度更快。     

基于取整最小二乘的全局相位展开新方法

基于取整操作和全局最小二乘,提出了一种快速简单的相位展开算法;不同与传统的相位展开方法,该算法通过一种非迭代的和健壮的方法来处理相位跳变部分的梯度;因此,降低了残差点的传播和平滑的影响;并用提出的算法与四种经典的相位展开算法:切枝法、最小费用流法(MCF)、质量图导向(QG)和快速傅里叶变换(FFT)进行对比;通过计算机模拟和实验结果表明:该算法仅仅需要与FFT方法相接近的较低的运算时间,就能达到比MCF方法更高的精度;而且,该算法运算速度快,非常简单,可以在干涉测量技术中得到实时的应用。     

一种高效的扩展粒子滤波相位展开方法

鉴于干涉相位展开是InSAR技术应用中最为关键的步骤和难点,把扩展粒子滤波算法与修正矩阵束模型、量化跟踪策略结合起来,提出一种高效的扩展粒子滤波相位展开方法。利用修正矩阵束模型算法快速、准确地从复干涉图中获取扩展粒子滤波相位系统模型所需要的相位梯度信息,以改善算法效率;利用量化跟踪策略来指导相位展开路径,减小在搜索最佳待展开像元时所消耗的时间,进一步提高算法效率;最后,利用扩展粒子滤波算法沿量化跟踪策略所定义的路径处理缠绕像元,在滤去残留噪声同时完成相位展开。实验处理结果表明,该方法具有效率较高,稳健性较强的特点。     

三维物体表面轮廓测量中实用相位展开算法的研究

在利用FTP进行三维物体表面轮廓测量时,影响测量精度的关键因素之一是相位的展开算法。传统的相位展开算法受展开路径的影响。本文在传统相位展开算法的基础上,提出了一种实用的不完全依赖展开路径的相位展开算法,该算法使噪声对精度的影响可减到最小并且易于操作。     

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。     

基于二维短时傅里叶变换的干涉相位图滤波方法

提出了一种基于二维短时傅里叶变换的干涉相位图滤波方法。首先,将干涉相位数据转变成指数,利用二维短时傅里叶变换进行处理,设置阀值,并进行二维短时傅里叶逆变换;最后,求取复数相位,获得滤波后干涉相位。试验结果表明,该方法在有效抑制相干斑的同时,还能有效地保持相位的细节信息和条纹的边缘结构,而且清除了残余点,有利于提高干涉测量的精度。     

基于相位相关法的SAR图像配准

图像配准是INSAR技术中关键的一环.可见光图像配准中的相位相关法,因为对噪声具有很高的稳健性,使用相当普遍.针对SAR图像特点,在相位相关法原有基础上,提出几点改进.特别是边缘模糊方面,从信号处理原理角度进行了深入的分析,并且在MATLAB环境下仿真得到验证.通过在原有相位相关法的基础上的几处改进,配准的速度和精度有很大提高,满足了INSAR对两幅SAR图象配准的精度要求,为INSAR下步的相位解缠提供了很好的基础.实验证明了该方法的有效性,可以作为INSAR中关键的一步.     

基于分块相位一致性的人脸识别算法

针对基于可见光的人脸图像的识别容易受光照和表情变化的影响,人脸的表情变化仅限于局部等问题,以及图像的相位一致性特征不受图像的亮度或对比度影响的特点,提出了一种基于分块相位一致性的人脸识别算法。该算法用log-gabor滤波器对图像进行滤波,利用相位一致性模型提取相位一致性特征图像;对每幅特征图像进行分块主元分析(PCA)处理;融合所有子图像的距离信息,采用最近邻分类器进行分类识别。实验证明该方法具有更好的识别性能。     

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.     

快速区域互相关InSAR图像配准方法

在分析复图像干涉相位对快速互相关算法配准精度影响的基础上,提出了一种快速区域互相关InSAR图像配准方法。该方法对图像的幅度谱进行区域相关操作,获得干涉相位空间角频率的粗估计,并对主图像进行干涉相位补偿。该算法通过上述步骤消除干涉相位变化对算法的影响实现了高精度配准。在仿真实验和实测实验中,通过与传统的快速区域互相关算法及最大频谱法进行对比,验证了本文算法的稳健性与有效性。     

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。     

x-f-k变换快速实现频域解相方法

为了快速实现三维面形测量,提出一种x-f-k变换频域解相方法。相比传统方法,x-f-k变换在水平及垂直方向上分析变形条纹实现条纹相位解调,测量速度快、测量精度高并且内存需求小。该方法分别对变形条纹的行和列先做S变换,再做傅里叶变换,得到像素点的系数矩阵,进而得到相位信息,通过相位与高度分布的调制关系重建三维物体的面形。结果表明,所提方法能够快速实现以条纹形式提供测量结果的光学三维面形测量,测量误差在0.6%以内。     

用干涉合成孔径雷达技术获取地表三维信息

干涉合成孔径雷达已广泛应用于产生高精度的数字高度模型、测量地表形变等领域. 介绍了干涉合成孔径雷达的基本原理和相关领域的历史发展,并就干涉合成孔径雷达技术的处 理过程总结了如何利用干涉合成孔径雷达技术获取地表三维信息.对处理过程中的关键技术 --干涉图象的相位展开做了详细讨论,概括、分析、比较了近年来发表的大量的相位展开算 法,总结了各方法的优缺点,指出了问题所在.最后就国内、外在未来研究与应用方面的发展趋 势及前景做了简要论述.     

Multi-Wavelength vs. Binary Code Pattern Unwrapping in Fringe Projection Method

Phase extraction, phase unwrapping and phase to height conversion are consecutive steps within the fringe projection method for reconstruction of 3D objects. The procedure of determining discontinuities on the wrapped phase, resolving them and achieving the unwrapped phase is called phase unwrapping. A software system was developed that provides the ability to create many kinds of patterns with a verity of desirable properties suitable for different demands in fringe projection systems. In our previous work, an experimental study was reported based on a multi-wavelength unwrapping approach. In the following work, we implemented a new method called binary code pattern unwrapping that is based on time analysis. A comparison of the two unwrapping approaches in terms of resolution, quality, noise, depth accuracy, and computational cost is provided.     

基于残差点的干涉相位图自适应滤波

为了能有效地对InSAR干涉相位图进行滤波,利用残差点矩阵作为滤波控制因子,对两种干涉相位图滤波方法进行了改进。该措施在不破坏致密的干涉条纹的情况下,通过引用干涉相位图的残差矩阵,对不同区域的图像采用不同强度的滤波器来实现自适应的降噪,同时详细描述了滤波方法的实施步骤,并用ERS-1重复轨道数据进行了验证,结果表明,该改进方法可取得良好的滤波效果。     

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。     

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。     

InDeandCoE: A framework based on multi-scale feature fusion and residual learning for interferometric SAR remote sensing image denoising and coherence estimation

Synthetic aperture radar (SAR) interferometry is a high-resolution microwave remote sensing imaging method. Over the past two decades, many researchers working on remote sensing have applied this technology in various disciplines, including environmental monitoring, disaster monitoring, and elevation mapping. However, due to the existence of many influencing factors in the acquisition stage, such as atmospheric humidity and temperature, the reflected wave signals from the ground will be disturbed when received by remote sensing satellites. The presence of noise in interferograms is inevitable. Therefore, the accuracy of interferometric SAR phase denoising and coherence estimation has a decisive impact on the validity of subsequent processing results. In this paper, we pioneer the use of a nested U-net as a feature extractor for interferometric SAR phase and coherence. In addition, we build a phase filter and a coherence estimator by using the residual learning module. With the aim of determining the unique non-local similarity of InSAR images, we use non-local convolution and channel attention mechanisms to extract features in different dimensions of the interferogram. Through quantitative and qualitative experiments, the proposed method performs better in phase denoising and coherence estimation than state-of-the-art methods.