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.     

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。     

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。     

GB-InSAR三维空时相位解缠方法

地基干涉合成孔径雷达是边坡高精度形变测量的重要手段,而相位解缠的准确性直接影响到形变测量的可靠性.为解决随机跳变噪声造成的累积相位阶跃型误差,提出了三维空时相位解缠方法.结合差分干涉相位模型,基于空间维最小费用流解缠结果识别相位跳变点,构建修正网络,根据跳变点和局域内非跳变点之间的空间约束关系建立空域约束方程,根据相邻干涉图的时序约束关系建立时域约束方程,联立实现二维解缠结果的修正.仿真和实测数据的处理结果表明,该方法可以有效地修正随机跳变噪声带来的解缠误差,进而修正区域型相位解缠误差,提高形变反演的可靠性.     

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.     

一种枝切法和质量图相结合的InSAR相位解缠算法

针对传统的基于残差点的路径积分相位展开方法对于相干性差、信噪比小的区域,容易形成一个个独立的孤岛而无法解缠的缺陷,提出一种枝切法和质量图相结合的In SAR相位解缠的新算法。该算法以基于残差点的路径积分相位展开方法为基础,首先对大面积相位进行解缠,然后通过包裹相位的质量图解缠剩余的孤岛相位以及残差点处的相位,其中质量图法采用堆排序算法提高运算速度。枝切法不能得到完全解和质量图法无法阻止相位解缠误差的扩散的缺点得到了有效的克服,通过该算法在实测和仿真数据的处理上,也说明该算法即利用到了路径积分法的解缠速度快的特点,又利用到了质量图算法的相位解缠的有效性的特点,能有效处理大规模缠绕相位的解缠需求,相比于其他算法能得到更高的精度。     

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。     

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。     

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.     

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.     

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。     

基于映射的分枝切割相位解缠方法

经典的分枝切割相位解缠方法在残差点分布密集、分布范围较广的情况下形成分枝切割线所需时间较长.针对这个问题,本文提出了一种旨在加快形成分枝切割线速度的方法.将残差点数据集分成正残差点数据集和负残差点数据集,采用正、负残差点数据集之间一一映射的方式,满足分枝切割线的极性平衡条件;直接在正、负残差点数据集之间寻找分枝切割线,大大节约了形成分枝切割线时间.截取两幅不同的干涉纹图进行相位解缠实验,使用MATLAB软件仿真.实验结果表明:从分枝切割线形成所消耗的时间看,采用基于映射方式比经典方式分别节约时间23 s和36 s,解缠的结果基本相同.     

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．     

查表实现双通道测角系统的粗精耦合

某型多轴转台设备中双通道感应同步器测角系统粗通道的原始精度差,无法应用传统粗精耦合方法(要求综合精度优于0.4°)输出绝对角度。该文结合双通道测角系统的特点,提出一种查表实现粗精耦合的方法,阐述了建立粗精相关表及查表得到绝对角度的过程。建立了以精测结果及绝对角度为自变量的粗测输出表达式,分析了粗测综合相对误差的边界条件。分析及实验结果表明:与传统方法相比,应用查表法实现粗精耦合,取消了对粗通道固定误差的限制,仅要求以精测零点为基准的360°/y(y为精测极对数)范围内的粗测综合相对误差(主要为漂移误差)小于粗测区间长度的一半(即0.5°)。     

一种快速时间相位展开方法

为了实现物体形貌的快速三维测量,提出了一种基于四步相移的快速时间相位展开方法.与传统四步相移不同,增加了2幅相连周期相移量相差为π的条纹图.根据四步相移条纹图获取包裹相位,通过增加的2幅条纹图结合四步相移条纹图中的2幅获得辅助相位.最后通过包裹相位和辅助相位共同确定条纹级次,所得条纹级次不易出错.与格雷码和相位编码方法相比,该方法只需要6幅条纹图且算法简单,可以实现物体形貌的快速测量.实验结果验证了所提方法的可行性,测量的均方根误差(RMSE)为0.037 mm.     

用条件方程式直接探测多维粗差的方法研究

提出一种以条件方程式直接探测多维粗差的新方法。以条件方程式的闭合差作为粗差探测的基础起算数据,给出了条件方程式探测多维粗差的模型和算法。通过算例,模拟数值试验和对比分析研究LEGE法、数据探测法等探测方法。比较探测结果表明,该方法粗差探测效率更高,对极限误差附近的粗差探测能力更强,实现步骤也较简便。     

深空探测器的VLBI逆相位参考定位

深空探测器的VLBI相位参考定位一般是以河外源为参考源,深空探测器为目标源,通过对河外源的观测数据进行条纹拟合,获得延迟和延迟率,用以改正这些效应对深空探测器的VLBI观测相位数据的影响,由于两者角距较近,主要误差源如传播介质延迟的影响通过对两者相位的差分得以基本消除,通过成图后可以获得两者的高精度相对位置.然而,这种传统的VLBI正相位参考定位方法对河外源的强度有较高的要求,即观测数据必须有足够高的信噪比来确保可靠的条纹拟合结果.通常深空探测器射电信号的流量密度远高于河外源,为此本文提出逆相位参考定位方法,即以行星探测器作为参考源,对相位校准后的河外源进行成图,来实现高精度的相对定位.本文基于实测的VLBI观测资料,验证了该方法的可行性;并通过模拟资料表明,在河外源较弱的情况下,逆相位参考可以获得更高精度的相对定位结果.     

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。