基于误差迭代补偿的InSAR四向加权最小二乘相位解缠法

相位解缠是干涉合成孔径雷达(InSAR)高程地形测量中的关键步骤之一。四向最小二乘法相比传统的两向最小二乘法,充分考虑了对角方向的相位信息,其解缠结果更接近真实值,但还是存在一定的误差。为了进一步提高解缠精度,提出了一种基于误差迭代补偿的四向加权最小二乘相位解缠法。通过利用缠绕相位二阶差分和梯度相关质量图的双重特性,来构建新的权重,能更好地修正坡度变化大的相位区域,抵消平滑作用,再采用误差迭代补偿机制,进一步提高解缠精度。实验结果表明,该方法有一定的优越性和可行性。     

基于误差迭代补偿的干涉合成孔雷达四向加权最小二乘相位解缠法

相位解缠是干涉合成孔径雷达(In SAR)高程地形测量中的关键步骤之一。四向最小二乘法相比传统的两向最小二乘法,充分考虑了对角方向的相位信息,其解缠结果更接近真实值;但还是存在一定的误差。为了进一步提高解缠精度,提出了一种基于误差迭代补偿的四向加权最小二乘相位解缠法。通过利用缠绕相位二阶差分和梯度相关质量图的双重特性,来构建新的权重,能更好地修正坡度变化大的相位区域,抵消平滑作用,再采用误差迭代补偿机制,进一步提高解缠精度。实验结果表明,该方法有一定的优越性和可行性。     

能量方程在InSAR相位解缠中的应用研究

将能量方程应用于InSAR二维相位解缠中,阐述了它的基本原理。通过对干涉图进行均值滤波处理,使同一条纹内的相位得到平滑,相邻条纹间的相位得到增强,避免了相位解缠产生的拉线现象。在相位解缠过程中,对每一像素点进行相位梯度估计,减少了误差的传播。该方法有效地解决了原能量方程算法在干涉条纹较多情况下,相位解缠不收敛的问题,提高了相位解缠的精度。仿真数据和真实InSAR数据的实验结果验证了该方法的有效性。     

融合梯度向量流条纹探测与图切法相位解缠

为解决GVF-Snake(gradient vector flow snake)条纹探测相位解缠时,内部条纹线探测偏离条纹边界的问题,提出了一种融合GVF-Snake条纹探测与马尔科夫随机场(Markov random field,MRF)图切法相位解缠方法.通过判断出条纹探测线不是真实条纹边界的情况,对该条纹探测线上一步探测条纹的内部块用MRF图切法进行分割解缠,按照相应解缠准则将两种解缠结果进行融合,形成含有边界跳跃点的粗解缠结果,并用高通滤波插值法消除粗解缠结果的边界孤立点的方法研究了矿区梯度较大地区的相位解缠.结果表明:以巨野矿区某工作面为实验区,用两景sentinel-1A的单视复数图像进行两轨法干涉处理的真实相位来验证算法的有效性.在面分析上,以自适应局部平滑相位评估(phase estimation using adaptive regulation based on local smoothing,PEARLS)为评价标准,将本文方法与最小费用流等5种相位解缠算法进行比较.对比结果显示,本文方法的平方根误差、平均绝对误差分别是±0.0791、±0.0090、±2.3173 rad.在线分析上,对只含有变形相位的绝对相位,提取各解缠绝对相位工作面走向线、倾向线的变形.以实际水准观测值为标准,本文方法的平方根误差、平均绝对误差、绝对值最大误差分别是±0.17748、±0.14107、±0.40529 cm.面分析中以PEARLS相位重构为基准,可见本文方法要优于其他常规的解缠方法;同理,线分析中以水准数据作为依据其各项指标亦为最优.     

基于多元回归模型的GB-SAR监测误差改正及形变分析

针对基于地基合成孔径雷达(GB-SAR)露天矿边坡监测原始影像干涉相位误差改正不准确导致形变数据精度偏低的关键问题,以马兰庄露天铁矿GB-SAR原始影像为数据源,对原始影像干涉相位误差来源和分布特征进行了分析.提出了利用三重阈值提取PS点和高质量PS点的方法,并基于高质量PS点相位与像元坐标建立了多元回归模型.依据该模型对PS点进行相位改正以获取准确形变相位和单幅影像形变量,并在时间序列上进行叠加分析.研究结果表明,基于多元回归模型的GB-SAR形变监测误差改正方法可以准确改正GB-SAR形变监测误差,提高了形变监测数据的精度.     

应用频谱分析仪测量相位噪声

介绍了利用频谱分析仪直接测量相位噪声的方法。根据相位噪声的定义,给出了频谱分析仪相关测量参数的换算关系,进而得到对测量值的计算方法。并讨论了如何对频谱分析仪输出结果进行误差修正。     

四向加权最小二乘法相位解缠研究

相位解缠是干涉合成孔径雷达(InSAR)成像的关键步骤之一.首先采用正余弦均值滤波法去除InSAR图像噪声,然后提出一种改进的最小二乘法,即四向加权最小二乘法,应用该算法进行相位解缠实验.实验结果表明, 正余弦均值滤波法不仅对去除噪声非常有效,而且很好的保持了图像边缘信息;四向加权最小二乘法比现有的两向最小二乘法相位解缠更接近真实解缠相位.     

对移相误差不敏感的四帧相位算法

应用相移干涉术测量物体表面微观形貌时,相移器的移相误差直接影响测量精度。在四帧干涉图情形下,推导出了对移相误差不敏感的相位解算方法。算法将相移误差因子作为中间可代换变量,它的大小随机变化不影响相位计算结果,即相位计算式与相移误差因子无关。对标准正弦样板进行的实验验证表明,该算法有效地抑制了移相误差对形貌测量的影响,进一步提高了表面微观形貌的测量精度和测量可靠性、提高了测量系统的整体性能指标。     

一种提高子孔径拼接测量精度的误差修正方法

干涉拼接测量技术主要用于大口径光学器件的测量,由于其能够测量出被测表面的细节,也开始应用于非球面的测量.拼接测量面临的主要问题是拼接测量过程中的误差累积,如何消除拼接误差,尤其对非球面拼接测量的误差修正,是干涉拼接测量的技术关键.本文就拼接误差修正中难以解决的随机误差与高阶波像差问题进行了研究,在研究拼接测量中所引入的误差的基础上,建立了拼接测量的误差修正模型,并提出误差随机修正的方法,实现随机误差和高阶波像差修正.根据所建立的模型和误差修正方法,进行实验验证,实验结果表明,利用误差随机修正技术能够修正随     

基于相关系数加权观测矢量的多基线相位解缠方法

提出了一种基于相关系数加权观测矢量的多基线相位解缠方法．该方法采用联合单像素模型,构造相关系数加权观测矢量,同时利用相邻像素的信息,能够同时完成图像配准、干涉相位噪声滤波和相位解缠,因此可以在合成孔径雷达（SAR）图像配准精度很差（可以允许达到一个分辨单元）的条件下得到稳健的相位解缠性能,仿真结果证明了此方法的有效性．     

融合梯度向量流条纹探测与图切法相位解缠

为解决GVF-Snake(gradient vector flow snake)条纹探测相位解缠时,内部条纹线探测偏离条纹边界的问题,提出了一种融合GVF-Snake条纹探测与马尔科夫随机场(Markov random field, MRF)图切法相位解缠方法。通过判断出条纹探测线不是真实条纹边界的情况,对该条纹探测线上一步探测条纹的内部块用MRF图切法进行分割解缠,按照相应解缠准则将两种解缠结果进行融合,形成含有边界跳跃点的粗解缠结果,并用高通滤波插值法消除粗解缠结果的边界孤立点的方法研究了矿区梯度较大地区的相位解缠。结果表明:以巨野矿区某工作面为实验区,用两景sentinel-1A的单视复数图像进行两轨法干涉处理的真实相位来验证算法的有效性。在面分析上,以自适应局部平滑相位评估(phase estimation using adaptive regulation based on local smoothing, PEARLS)为评价标准,将本文方法与最小费用流等5种相位解缠算法进行比较。对比结果显示,本文方法的平方根误差、平均绝对误差分别是±0.079 1、±0.009 0、±2.317 3 rad。在线分析上,对只含有变形相位的绝对相位,提取各解缠绝对相位工作面走向线、倾向线的变形。以实际水准观测值为标准,本文方法的平方根误差、平均绝对误差、绝对值最大误差分别是±0.177 48、±0.141 07、±0.405 29 cm。面分析中以PEARLS相位重构为基准,可见本文方法要优于其他常规的解缠方法;同理,线分析中以水准数据作为依据其各项指标亦为最优。     

某钻井水溶开采矿区地表形变D-In SAR监测精度分析

为了研究矿区地表形变以及沉降漏斗的生成机理、过程和趋势,获取沉陷发展规律,以及时采取有效措施进行生态重建,采用D-In SAR对某钻井水溶矿区进行了监测。选取某钻井水溶矿区地表2015-2017年Sentinel-1A影像构成2个干涉影像对,进行地表形变监测。在SAR Scape软件平台,针对D-In SAR干涉影像的基线误差、大气误差和地形误差等,通过干涉影像对配准、基线估计、滤波去噪和相位解缠,获取矿区地表形变图;借助ArcGIS空间分析工具和MATLAB软件,与水准测量数据进行叠加,分析沉陷区域的空间动态分布。然后进行D-In SAR形变数据和矿区水准沉降监测精度、相关性和误差源分析。研究结果表明,精细化D-In SAR监测与水准观测的形变趋势一致,达到了水溶矿山地表沉降体积的获取精度要求。     

基于SSOR预条件技术的快速相位解缠算法

相位解缠是合成孔径雷达干涉测量中的一个关键步骤和研究热点。在众多的解缠算法中,最小二乘相位解缠算法以其优良的稳定性受到人们的关注。该方法的核心思想是将相位解缠问题转化为通过迭代方法求解大型线性方程组。然而,传统的迭代方法存在收敛缓慢,耗时过长的缺点。针对这一问题,本文提出了一种利用对称超松弛预条件技术加速相位解缠的新方法。数值仿真实验表明,与传统方法相比,该方法可以在精确恢复真实相位的前提下,大大提高相位解缠的效率。     

地球同步轨道合成孔径雷达干涉测量模型

针对现有文献采用地球同步轨道合成孔径雷达(GEOSAR)测量地形高度和地貌形变时误差较大的问题,提出了一种新的GEOSAR干涉测量模型。在考虑地球曲面、斜距、基线、平台高度、干涉相位和数字高程模型(DEM)等因素的情况下,推导了干涉GEOSAR的绝对测高精度、相对测高精度与形变测量精度的数学模型,建立了一种既适用于高轨干涉SAR系统,也适用于低轨干涉SAR系统的干涉测量模型。根据该模型计算了GEOSAR测高误差和形变测量误差,并与实验仿真结果进行了比较,验证了该模型的有效性。研究结果表明,所提GEOSAR干涉测量模型与Bruno所提模型相比,适用范围更广,且误差精度提高至米量级。     

基于异向梯度加权值干涉图滤波

根据窗口内周围各像素与中心像素之间的异向梯度及像素相干值构成中心像素迭代公式中的权函数,提出一种保持条纹细节的干涉条纹图滤波方法。以模拟数据和意大利Etna火山、土耳其地震的真实干涉图数据为例,将新方法与空间自适应滤波、Lee滤波和最优化方向融合方法进行比较。研究结果表明:新算法能够滤除大量噪声同时保持条纹边缘,模拟干涉图和2幅真实干涉图残余点去除率分别达到99.3%,90.3%和87.9%,更有利于后续的相位解缠。     

基于多重网格法的相位解缠算法

指出了最小二乘相位解缠算法是求解二维相位解缠问题最稳健的方法之一,并可等效为求解一大型的稀疏线性方程系统.求解大型线性方程组通常采用迭代法,然而其收敛速度非常慢.为了改善收敛特性,提出了一种新的相位解缠算法——多重网格法,该方法通过在疏密不同的网格层上进行迭代,以平滑不同频率的误差分量,从而加快系统的收敛速度.仿真实验表明:该方法能够很好地恢复真实相位,具有解缠精度高,收敛速度快等优点.     

DEM辅助的零中频多基线InSAR干涉处理

借鉴DEM辅助的思想,提出了DEM辅助的零中频多基线InSAR干涉处理方法.该方法利用外部粗DEM模拟的干涉图与多基线干涉图组中的最低频原始干涉图做差分处理,得到零中频干涉图;再对零中频干涉图进行滤波和相位解缠处理后重新加回模拟相位,构建为原始基准干涉图.利用该基准干涉图逐步指导较高频干涉图由粗到精地进行相位解缠,进而高精度地反演DEM.充分利用了零中频干涉图的易解性和高频干涉图的高精度性,解决了高频干涉图频谱混叠、相位欠采样处的解缠难题.采用邯郸地区6景ENVISAT ASAR数据进行了干涉处理实验,实验结果验证了所提方法的有效性.     

一种改进的相位解缠算法

针对复杂包裹相位图解缠相位时存在相位跳变和解缠耗时的问题, 提出一种改进的相位解缠算法. 首先通过四步相移法得到包裹相位图, 由包裹相位图生成质量图; 其次将质量图划分为高质量区和低质量区, 高质量区使用简单路径算法解缠, 低质量区通过相邻两像素点的质量值构造水平和竖直权值边； 最后按构造边权值从小到大进行相位解缠, 解缠过程以两像素点所构成的边为单位, 采用不连续解缠路径, 逐次解缠所有像素点. 实验结果表明, 该算法与其他算法相比, 解缠速度较快且效果好.     

一种改进的相位解缠算法

针对复杂包裹相位图解缠相位时存在相位跳变和解缠耗时的问题, 提出一种改进的相位解缠算法. 首先通过四步相移法得到包裹相位图, 由包裹相位图生成质量图; 其次将质量图划分为高质量区和低质量区, 高质量区使用简单路径算法解缠, 低质量区通过相邻两像素点的质量值构造水平和竖直权值边; 最后按构造边权值从小到大进行相位解缠, 解缠过程以两像素点所构成的边为单位, 采用不连续解缠路径, 逐次解缠所有像素点. 实验结果表明, 该算法与其他算法相比, 解缠速度较快且效果好.     

一种新的InSAR干涉纹图的滤波方法

在干涉处理时做了多视处理,干涉相位图中噪声依然比较严重。噪声影响着干涉SAR的图像质量,使得相位解缠无法进行或者使生成的DEM精度降低。为了获得高质量的干涉SAR图像,必须对噪声进行有效抑制,同时应该保持干涉SAR图像的分辨率。文中探讨了干涉合成孔径雷达(InSAR)中干涉相位图的噪声抑制方法,提出了基于非线性偏微分方程的干涉纹图的滤波方法。该方法的优点是在消除噪声的同时,有效地保留干涉条纹的边缘信息。文中采用了加拿大RadarSat1数据,实验处理结果验证了方法的有效性。