基于相关匹配和最大谱图像配准相结合的InSAR复图像配准方法

InSAR复图像配准是合成孔径雷达干涉3维成像技术中的重要步骤之一。为了获得高精确度的测量结果,要求两幅复图像之间配准达到亚像素级配准精确度。提出了一种将相关匹配和最大谱图像配准相结合的配准新方法。在相关匹配进行粗配准的情况下,通过插值所选控制点的值,并采用最大谱图像配准方法以亚像素单元进行精配准,其配准精确度达到亚像素级。实验结果证实了所提出方法的有效性。

基于谱运算的复相关函数法在干涉复图像配准中的应用

复图像配准是干涉SAR处理中的关键步骤之一,要求配准精度达到0.1个像元的水平,而控制点的精确定位是复图像配准中的核心环节。尽管前人提出采用复相关系数法、信噪比法、平均扰动函数法等算法,但他们都是基于滑动窗口的算法,运算效率低。在分析前人算法的基础上,引入基于谱运算的复相关函数算法实现控制点的亚像元级精确定位,分析比较了算法的计算复杂度。应用该算法对我国某地区ERS 2的SLC数据进行了实验,生成了干涉图像,并进行了相干性分析,证明了该算法的可行性和稳健性。实验研究证明即使在主从图像时间间隔较大、相干性差的情况下,应用该算法也能获得干涉条纹图。

分数傅里叶域中二维复图像相位恢复的混合输入输出算法

通过推广经典傅里叶域内的混合输入输出算法,研究分数傅里叶域内二维复图像的相位恢复问题。给出算法的具体实施过程,并进行了数值模拟。结果表明:对于级次在0与2之间的分数傅里叶变换,当级次在1/2与3/2之间时,该算法较好;对于其余的级次,该算法的效果不能令人满意。

复图像域正则化特征增强SAR成像方法

通过分析合成孔径雷达(SAR)的成像过程和频域上的正则化特征增强方法,提出了一种在复图像域进行正则化特征增强的SAR成像方法,直接从SAR复图像域数据出发,利用先验信息,使用正则化方法重建高分辨率的SAR图像。实验结果表明,该方法能较好地保护目标并增强目标的可分辨性、抑制旁瓣和噪声、提高SAR图像的对比度。通过大量实验,研究了正则化参数的选取规律,总结出一些有用的结论。复图像域上的正则化特征增强方法的计算量比频域上的正则化特征增强方法的计算量大大减小。

星载InSAR复图像多级配准及其误差分析

复图像的配准是星载干涉合成孔径雷达(InSAR)数据处理中的重要步骤。对于星载InSAR复图像的配准,为了达到高的配准精度并同时保持较高的计算效率,需要采用多级配准的方法,即可先后采用几何配准方法、基于窗口的配准方法和基于频谱差别的配准方法来完成复图像的配准。首先讨论了三种算法的原理和处理方法,其中详细分析了基于频谱差别配准方法的原理。然后分析了各算法的误差,由于基于频谱差别配准影响最终的配准精度,分析了通过去噪来减少其误差。使用上述算法对仿真数据的处理结果验证了算法的有效性。

机载双天线InSAR复图像自动配准研究

干涉雷达复图像之间的精确配准是提高雷达干涉测量精度的关键之一。对于机载双天线干涉雷达系统,精确的地形高程测量需要精确的干涉相位来保证,从而要求干涉复图像在亚像元级的精确配准。为了使两幅机载双天线InSAR复图像之间配准精度达到亚像元级以及提高运算效率,在分析前人算法的基础上,分别采用基于快速傅里叶变换(FFT)复相关精配准算法以及基于过采样图像的精配准方法对机载双天线InSAR复图像进行精配准试验和比较,生成了干涉条纹图,并进行了相干性分析。试验结果表明,机载双天线复图像相干性很高、偏移量较小;对于机载双天线复数据而言,这两种方法都可以有效地实现复图像数据的高精度配准,但是从配准精度以及算法运行时间来看,基于FFT的复相关精配准算法较优,运算效率更高,且更具实用性。

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于涉相位的影响,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。

小波变换块自适应矢量量化压缩SAR复图像

随着高分辨率合成孔径雷达的快速发展,SAR系统中所含的数据量越来越大,必须对大量的复图像数据进行压缩,SAR复图像数据的压缩不同于SAR实图像的压缩,通常对相位特性的保持要求很高,所以压缩SAR复图像成为研究中的难点。在分析复图像数据经过小波变换后的相关性变化,研究了使用小波变换块自适应矢量量化(WT-BAVQ)压缩合成孔径雷达复图像的理论依据及具体方法。对一幅复图像进行压缩和解压缩,计算其平均空域相关值和平均相位相关系数,给出了解压缩之后的图像。与块自适应矢量量化(BAVQ),小波变换矢量量化(WT-VQ)小波变换块自适应量化(WT-BAQ)进行了性能比较。实验结果表明,在相同压缩比的条件下,小波块自适应矢量量化算法的平均空域相关值最高。

干涉合成孔径雷达复图像配准精度分析和方法

基于干涉合成孔径雷达 (Interfermetric Synthetic Aperture Radar-In SAR)的系统模型、干涉相位误差的统计特性 ,分析 In SAR配准精度与干涉相位误差之间的确定关系 ,讨论复图像配准过程中存在的问题 ,给出实用的 In SAR复图像配准方法 .通过对 SIR-C/X-SAR意大利 Enta火山干涉数据的处理 。

实用干涉合成孔径声纳复图像配准法

海底地貌测绘的最新技术是利用干涉合成孔径声纳(InSAS)进行三维立体成像,其信号处理的关键在于成像之后的图像配准、干涉成像等步骤。图像配准的精度直接影响相位图的质量,从而影响所求目标区域高度的准确性。在分析InSAS复图像数据特点的基础上给出一种实用的基于最大干涉频谱法的复图像配准方法,缩减了配准搜索范围,在一定程度上提高了配准速度和精度。利用该方法对湖试测得的湖底地貌数据进行配准,用复图像相干系数和干涉相位图的残余点数对配准效果进行评估,通过配准前后的参数比较,证实了最大干涉频谱法用于InSAS复图像配准能够取得较好的配准效果。

基于复图像分析的点散射体分辨和位置测量

传统的雷达高分辨率ISAR图像分析都是基于图像幅度或强度信息,丢弃了相位信息,从而使实际雷达分辨能力达不到理论分辨水平。复图像技术综合应用了图像幅度/相位信息,实现了雷达的理论分辨能力,并同时实现了精确的散射体位置测量,而后者对于目标识别有着更重要的意义。文中研究了复图像技术分析目标上理想点散射体的方法。仿真结果表明复图像技术具备了上述优势。

2维复图像插值技术研究

2维复图像插值可按实部和虚部分为两个实图像插值,实图像插值实际上是一个2维滤波过程。提出了一种局部自适应的2维实图像插值算法。该算法可以在不预设模型的前提下,利用局部图像的自相关函数设计2维滤波函数。为满足插值均方误差最小,算法中引入了遗传算法优化多变量函数。该算法在超宽带合成孔径雷达(ultra-wideBand synthetic aperture radar,UWB SAR)图像插值中有应用价值,实测数据的复图像插值和复图像配准检验了该算法的可行性。

InSAS复图像配准法解析

海底地貌测绘的最新技术是利用干涉合成孔径声纳(InSAS)进行三维立体成像,其信号处理的关键在于成像之后的图像配准、干涉成像等步骤。图像配准的精度直接影响相位图的质量,从而影响所求目标区域高度的准确性。用相关系数法和最大干涉频谱法对湖试测得的目标成像图进行了配准,并使用复图像相干系数、干涉相位图质量和残余点数对配准效果进行评估,通过配准前后的参数比较,证实这两种方法用于InSAS复图像配准能够取得较好的配准效果。

一种干涉SAR复图像数据的快速仿真方法

为了给干涉测高算法提供具有先验知识的干涉数据 ,进行算法的定量可控误差分析 ,以完成算法性能的定量评估 ,针对干涉SAR(合成孔径雷达 )数据仿真进行了深入的研究 .考虑多种因素 ,推导出用于干涉SAR仿真的一种仿真模型 ,能快速完成干涉SAR面目标复图像的仿真 ;并提出迭代插值算法反推雷达斜距 ,既很好地去除了干涉SAR仿真中的奇异点效应 ,又提高了仿真速度 .能够为图像配准、相位解缠产生数据源 ,也可进行基线估计 .计算机仿真结果表明 ,新仿真模型具有快捷、灵活、多功能性 。

干涉合成孔径雷达(INSAR)复图像配准方法

合成孔径雷达干涉测量技术是使用图像中的相位信息来提取高精度的数字地面高程模型。精确的图像配准是合成孔径雷达干涉技术提取数字高程模型的关键步骤之一,配准质量将直接影响提取的地面高程的精度。配准按照其精度分为粗配准和精配准。文中采用基于幅度互相关函数法完成图像的粗配准,在粗配准的基础上,使用最小二乘配准算法进一步提高配准的精度。实际数据处理表明,配准精度能够满足INSAR数据处理的要求。

基于自适应比特分配的SAR复图像频域压缩算法

研究合成孔径雷达(SAR)复图像数据的虚实部压缩算法,针对SAR复图像数据的统计特性,提出一种自适应比特分配的改进算法。首先在频域对SAR复图像数据进行自适应加权预处理,然后由香农率失真定理结合拉格朗日乘子法,推导了基于方差的块自适应虚实部最优比特分配公式,给出了整个压缩算法的流程图。根据流程图进行了多次压缩实验,并分析了算法的压缩性能。最后将改进算法与传统算法进行比较,验证了改进算法具有更优的幅度保持和相位保持的特点。

一种面向无参考点的顺轨干涉SAR海面复图像配准方法

顺轨干涉SAR海面复图像通常利用静止陆地参考点进行配准,获得精确有效的海洋流场干涉相位信息。复图像中无参考点时,仅能依据海浪纹理进行配准,受海面随机运动以及低信噪比的影响,配准像素偏移往往会出现像素级误差,并导致干涉相位图质量严重下降。根据大尺度海浪变化周期较长,在干涉成像间隔内可视作静止这一特征,该文提出保留大尺度海浪对应的方位谱分量以提高数据信噪比和相关性,进而提高配准精度的方法,并选用海面实际方位分辨率作为大尺度海浪方位谱选取范围的约束条件。通过机载顺轨干涉SAR实验数据证明,所提方法可有效提高无参考点海面复图像的配准精度。

基于去噪的SAR复图像SPIHT压缩算法

提出一种对合成孔径雷达(SAR,Synthetic Aperture Radar)复图像压缩的改进的分层树集合分割(SPIHT,Set Partitioning in Hierarchical Trees)算法,高效完成SAR复图像压缩,既有效地保留了SAR复图像的相位信息,又抑制了斑点噪声.首先根据SAR复图像的统计特征进行预处理,然后进行小波变换,对不同子带的小波变换系数采取不同的门限,进行软门限斑点噪声抑制,再经过SPIHT量化编码,得到压缩后的码流.仿真实验表明,在64倍高压缩比的情况下,通过对重建SAR复图像数据的相位误差、等效视数、平均空域相关系数等指标的测量,验证了该算法仍然具有很好的性能.

利用残余点衡量干涉复图像配准质量

根据残余点生成机理,建立了残余点发生概率与干涉回波信号相关性内在联系的数学模型。据此,提出了以残余点的数目作为衡量干涉复图像整体配准质量的定量尺度。实验结果表明,该方法简便精确,尤其适用于系统基线较长时配准结果的比较、择优,从而能最大程度地减小数字高程模型中因配准精度欠佳所引起的误差。

共享内存环境下的干涉合成孔径声呐复图像配准及优化方法

提出了一种共享内存环境下的干涉合成孔径声呐(interferometric synthetic aperture sonar,InSAS)复图像配准优化方法。首先在分析复图像配准算法各处理步骤计算特点和并行性的基础上,针对粗配准和精配准计算中大量的滑动窗口计算操作,根据相邻窗口数据之间的关系进行了计算方法优化设计;然后采用OpenMP指令对粗配准、精配准、复图像插值和干涉相位提取计算步骤进行了并行化设计和计算任务分配,以充分利用多核计算资源加速复图像配准过程;最后通过InSAS复图像的并行配准试验验证了所提方法的正确性和高效性。