一种基于Non-Local Means的地基差分干涉雷达相位滤波改进方法

地基差分干涉雷达相位图中,往往含有大量相位噪声,严重影响相位解缠和形变测量结果.有鉴于此,本文提出一种改进的自适应非局部均值(Non-Local Means)组合滤波算法.该算法首先利用相干系数构造出可自适应的平滑参数模型,有效改善了Non-Local Means算法在滤波参数选择上的固定性.其次,利用维纳滤波可对空变...     

地基SAR基坑微形变监测方法研究

地基SAR作为一种新型地面遥感技术,因其高精度、全天候、设站灵活、实时连续观测等特点,在微形变监测领域具有广泛的应用前景。在深入研究了地基SAR微形变监测关键技术问题的基础上,结合基坑监测特点,采用加权圆周中值滤波去噪,提高干涉图信噪比,削弱噪声引起的相位差;提出了基于PSC网的气象改正,减小气象扰动影响,削弱大气相位差。并将改进方法应用到基坑监测实验。实验结果表明,通过加权圆周中值滤波和PSC网的气象改正有效地削弱地基SAR基坑监测中噪声和大气引起的相位变化,实现了亚毫米级的监测精度。为验证地基SAR监测的准确性,利用高精度全站仪进行了同步观测,监测结果表明二者高度一致,进一步说明了地基SAR技术用于基坑微形变监测的可靠性和可行性。     

基于贝叶斯门限的静态小波域干涉相位图滤波

干涉相位图中的噪声会妨碍后续的相位解缠,并降低最终的DEM精度。本文提出一种静态小波域的干涉相位图滤波方法。该方法能够自适应地计算贝叶斯门限分类静态小波系数,并可根据干涉相位图特性自适应地选取小波变换的最优尺度值。文中用仿真数据和SIR-C/X SAR在意大利Etna火山的干涉数据进行实验,并将该文算法处理结果与均值滤波、中值滤波和Goldstein滤波的结果相比较。用该算法处理,处理仿真数据所得结果的最小均方误差和相关性均优于其余方法。该算法处理Etna火山的干涉数据时,残余点从30430点降至113点,远少于其余算法的处理结果。实验结果表明:该文算法能够较好地保持干涉条纹细节,有效减少干涉相位图中的残余点,与Goldstein滤波相比也具有一定优势。     

PR-based SAR reconstruction algorithm for phase noise mitigation based on the hidden convexity

The performance of synthetic aperture radar (SAR) reconstruction is significantly deteriorated by the random phase noises arising from the atmospheric turbulence or frequency jitter of the transmit signal. Recently, the emerging phase retrieval (PR) technique is gradually extended to the SAR reconstruction problem via the phase-corrupted data attributing to its alluring potential for phase noise mitigation. In this paper, a novel PR-based SAR reconstruction algorithm for phase noise mitigation is proposed by jointing alternating direction method of multipliers (ADMM) and Kolmogorov spectral factorization (KoSF). Owing to the exploiting of the hidden convexity of PR-based SAR reconstruction problem and the structure advantage of the quadratic magnitude measurement, the proposed algorithm acquires better robustness for the complex-valued Gaussian white noises and the random phase noises than the existing PR-based SAR reconstruction algorithms. In the experiments, the synthetic scene data and the moving and stationary target recognition Sandia laboratories implementation of cylinders (MSTAR SLICY) target data are provided to verify the validity of the proposed algorithm.     

一种基于各向异性尺度空间的SAR图像匹配算法

针对斑点噪声对合成孔径(SAR)图像匹配算法的影响,提出了一种基于各向异性尺度空间的SAR图像匹配算法。首先,采用加性算子分裂算法解方案来构建各向异性尺度空间,在滤除斑点噪声的同时更好地保留图像细节;然后,在非线性尺度空间中提取特征点,并采用改进的SURF描述子描述特征,弱化斑点噪声对匹配的影响;最后,采用变换参数约束策略筛选匹配点对,提高匹配正确率。该方法既保持了同名点的精度还增加了同名点的数量,通过对不同极化、时相、波段以及不同视角下多种地物的匹配实验,验证了该方法的优越性。     

基于混合迭代滤波的SAR图像相干斑抑制

该文将变窗Lee滤波与自蛇扩散结合,提出了一种抑制SAR图像相干斑噪声的混合迭代滤波新算法,并给出了SAR图像噪声方差的一种有效估计方法。该算法首先估计SAR图像局部统计参量,进而通过改进的变窗Lee滤波对SAR图像进行平滑去噪,接着利用自蛇扩散去除Lee滤波难以平滑的孤立点噪声与边缘噪声。在Lee滤波与自蛇扩散的混合迭代中,Lee滤波的窗尺度随迭代次数的增加而增大,从而在保护SAR图像边缘细节的同时,同质区得到更好平滑。实验结果表明,与已有多种抑斑算法相比,该文算法在SAR图像抑斑与边缘保护方面均获得了更好的性能。     

SAR 村庄目标ROI 提取和异源图像匹配

针对合成孔径雷达(SAR)图像信噪比低且具有相干斑噪声,与光学图像配准时难度较大的现状,提出了一种异源图像村庄目标感兴趣区域(ROI)提取和匹配新方法。首先,对SAR 图像进行中值滤波和偏微分处理,消除噪声干扰;然后,利用灰度共生矩阵的四个纹理参数对整幅图进行计算,判断是否为村庄目标点,并提出局部灰度一致性算法,消除虚警点,增加目标点,完成村庄目标ROI 的粗提取;接着,利用傅里叶描述子对获得的目标ROI 进行二次描述和填充,获得最终待匹配的村庄ROI;最后,利用Hu 不变矩区域特征,结合最小欧氏距离测度和余弦相似度,实现异源图像匹配。实验结果表明,最终获得的配准图像误差较小,配准图像视觉判断比较理想,因而具有较高的可靠性和稳定性以及较高的理论研究价值和广泛的应用前景。     

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。      

基于非线性FM滤波的SC-ChirpScaling算法

本文分析了Chirp Scaling算法推导过程中残留三次相位误差对成像质量的影响,在此基础上提出了一种基于非线性FM滤波的高分辨星载SAR成像处理SC-Chirp Scaling算法.该算法采用斜视等效距离模型,利用非线性FM滤波方法实现了Chirp Scaling算法的三次相位误差修正,使高分辨率星载SAR成像质量获得明显改善.计算机仿真结果验证了该算法的有效性.     

基于邻域一致性的极化SAR图像仿射配准

极化SAR图像的配准是极化SAR图像处理的基础,需要具备较高的精度与速度.基于深度学习的极化SAR图像配准大多数是结合图像块特征的匹配与基于随机抽样一致性的参数迭代估计来实现的.目前尚未实现端到端的基于深度卷积神经网络的一步仿射配准.该文提出了一种基于弱监督学习的端到端极化SAR图像配准框架,无需图像切块处理或迭代参数...     

一种针对多通道GMTI的SAR复图像精确配准方法

提出了一种针对多通道GMTI的SAR复图像精确配准算法。首先,系统分析了配准误差对干涉相位的影响,推导出了对应配准误差的干涉相位Cramer-Rao界,并利用Monte Carlo仿真数据对配准误差的影响进行了量化。在此基础上,通过对待配准图像进行二维精确插值处理,生成模板图像库和相应的相关系数库,以适合多通道GMTI的复图像的相位相关为准则,找出模板图像库和相关系数库中与参考图像具有最大相位相关值的图像作为配准图像,从而实现多通道SAR复图像之间的精确配准。对基于所提算法的实测三通道SAR复图像进行慢动目标检测实验,结果表明所提算法能够提供多通道GMTI所需要的配准精度,证明了该算法的有效性和实用性。      

Improving Coherence of Complex Image Pairs Obtained by Along-Track Bistatic SARs Using Range–Azimuth Prefiltering

An along-track interferometric synthetic aperture radar (SAR) can be used for ground moving target indication (GMTI) by comparing two SAR images obtained at different observation times. Different geometries of the two observations bring the decorrelation noise, which will degrade the detection performance. For bistatic SARs, the decorrelation theory is quite different from that for monostatic ones. This paper deals with the coherence between two complex SAR images formed by two along-track bistatic SARs with different baseline lengths. Using the single scattering model, the coherence between the two echoes collected by the two receivers is investigated, and the full-coherence conditions are derived. Then, a new method based on range-azimuth prefiltering is proposed to improve the coherence of complex image pairs. As the precise prefiltering is complicated, its three approximate implementations are given. The effects of prefiltering on SAR images are also analyzed. Finally, simulation results validate the effectiveness of the proposed method.     

采用最优峰值的相位相关红外图像配准方法

对数极坐标域下的图像配准方法常因相位相关互功率谱呈现多峰分布而影响匹配准确度,为此提出了一种基于区域最优峰值的相位相关红外图像配准方法。首先将待配准图像和参考图像转换到对数极坐标域,其次以自适应巴特沃斯高通滤波为预处理,最后结合归一化互相关和相位相关的相似性测度,在合理截断互功率谱半径轴低数值段的基础上,筛选出最优峰值实现自动配准,同时研究了对数极坐标变换尺寸对匹配性能的影响,给出了最优尺寸变换比。实验结果表明:该算法对噪声污染图像表现出较好的鲁棒性,对于存在平移、旋转和缩放的红外图像具有更高的配准精度。     

基于几何结构属性的光学和SAR影像自动配准

提出了一种基于几何结构属性的光学和合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)影像配准方法.该方法引入了具有光照不变性的相位一致性模型进行影像特征提取,采用该模型的强度和方向信息构建了一种几何结构特征描述符—相位一致性方向直方图(histogram of orientated phase congruency,HOPC),并根据该描述符间的欧式距离定义了影像匹配的相似性测度(称为HOPC_n).该测度能表示影像间的几何结构相似性.通过选择4组光学和SAR影像进行试验,结果表明,HOPC_n能有效率的抵抗影像间的非线性辐射差异,并且其匹配性能好于经典的相似性测度.另外,也设计了一种基于HOPC_n自动的配准方法,试验结果证明了该方法的有效率和鲁棒性.     

结合形状信息的SAR图像特征匹配方法

合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar, SAR）图像匹配是实现图像配准和定位导航等任务的重要途径之一。本文研究基于局部特征的SAR图像匹配,针对SAR图像特征匹配中错配率高的问题,引入邻域共识思想,结合以往被忽略的特征形状信息,提出一种新颖的误匹配滤除方法。所提方法主要包括形状信息引导的邻域构建和共识度量两个主要步骤。在邻域构建步骤中,本文利用形状信息确定一个仿射不变图像区域,从而构建对几何稳健的邻域。在共识度量步骤,利用形状信息获取局部变换矩阵,然后利用局部变换矩阵对邻域进行重投影,最后根据重投影误差评估匹配的共识度,并以此判断匹配是否应该被滤除。为了验证算法有效性,本文利用21对L,X和Ku三个波段下多角度机载SAR和多分辨率星载SAR图像与五个先进方法进行了对比实验。结果表明所提方法在精度、召回率和F1值上都优于所有对比算法,尤其对多分辨率数据最为有效。另外,通过搭配三种常用的特征进行实验,本文发现所提方法对特征类型不敏感,其中在SIFT特征上效果最为突出。但是,所提算法在效率上要略低于其他同类算法。     

一种基于像素差值编码度量不确定SAR图像相似性的新方法

在SAR图像目标识别、图像匹配等应用中,定义合理可靠的相似度尤为重要。该文在分析现有SAR图像相似度基础上,提出一种基于像素差值编码的相似度准则。首先将SAR图像按照相邻像素灰度差异生成编码图像,然后以编码图像之间的一致性作为相似度。该文从理论上证明了该相似度对SAR图像中相干斑噪声、部分遮挡和模糊等因素的鲁棒性和适应性,还讨论了将该准则应用于SAR图像匹配时,如何针对不确定性,给出一定置信水平下所有合理的匹配位置。理论和实验结果表明该文提出的相似度准则对SAR图像上相干斑噪声、部分遮挡以及模糊不敏感,能有效应用于不确定SAR图像的匹配。     

在振动环境下相位噪声对星机BiSAR的影响

振荡器的相位噪声是影响BiSAR获得高分辨率图像的重要因素之一。振荡器是一种对振动极为敏感的器件。因此,在振动环境下,定量分析相位噪声对BiSAR的影响是十分必要的。文中基于两个独立非同分布的振荡器,机载SAR在静态条件和随机振动环境下,推导了星载一机栽混合BiSAR（SA-BiSAR）积分旁瓣比的计算公式。仿真结果表明,在静态条件下,SA—BiSAR仍然具有很低的相噪谱;机载SAR在振动环境下,对于L波段,可以满足成像的基本要求;对于X波段,需采取必要的隔振措施提高系统的抗振性能来满足成像的条件。     

P 波段雷达成像电离层效应的地面观测与校正

对于高分辨率星载P 波段SAR 系统,电离层效应对P 波段SAR 会带来一系列较为严重的误差,这些误差与电波频率和电离层积分电子总量(TEC)值关系密切,并使得图像质量下降。为了获得高质量的图像,必须对电离层误差进行校正。该文基于电离层导致的匹配滤波失配的数学模型,指出获得准确的电离层TEC 是校正的关键,提出了一种高精度的基于SAR 回波相位反演电离层TEC 的测量方法,并利用地基P 波段雷达对空间目标进行穿透电离层步进频ISAR 观测验证,实测数据处理结果表明,该方法有效提高了电离层TEC 测量精度,改善了ISAR成像质量,可适于低频段星载SAR 系统的电离层效应测量与校正应用。      

The effect of IMU inaccuracies on airborne SAR imaging

When using motion compensation approaches based on the measurement of motion sensors, the residual uncompensated motion errors due to measurement instrument inaccuracies contribute to phase errors and hence degrade Synthetic Aperture Radar (SAR) images. This paper presents a model to compute the phase error caused by Inertial Measurement Unit (IMU) measurement inaccuracies. By analyzing SAR motion compensation method and the effect of lever arm, this model derives the contribution of each term of IMU inaccuracies towards the residual uncompensated motion errors and provides a method to calculate each order of the residual phase error. According to the model, computed results of the airborne X-band SAR system with POS AV510 accord closely with the actual image quality.     

SAR图像多尺度配准的小波域最小割模型方法

 针对合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,简称SAR)图像提出了一种基于小波域改进最小割(Improved Minimum Cut,简称IMC)模型的多尺度配准方法.该方法首先将小波分解后的高频信息与SAR图像的特性相结合,用以指导在低频子图像中基于IMC模型的图像分割,从而获得两幅图像中完整的区域轮廓特征,然后通过融合开闭轮廓的信息,分别利用统计直方图和Hausdorff距离获取配准参数并对之细化,最后通过逐层校正参数完成多尺度的配准.实验结果表明,该方法能避免斑点噪声对轮廓提取和匹配的影响,能够实现具有平移、尺度和旋转变化的亚像素级精度的SAR图像配准.