空间外差遥感数据光谱-干涉图双向校正算法研究

空间外差光谱技术(SHS)作为新型高光谱分析技术,被广泛应用于大气检测、卫星遥感等领域,但由于空间外差光谱仪的制作不理想或工作环境的变化都会改变仪器参数而引入误差,使干涉图数据不准确,需要进行误差校正。在卫星平台下,由于与地面环境的巨大差异,导致地面测定的校正参数对空间外差干涉图数据不再适用,特别是调制项误差(相位误差和非均匀误差)的改变,极大影响了光谱的准确性。针对空间外差遥感数据的调制项误差,从光谱与干涉图两个方面入手,进行误差分离与原因分析,认为空间外差遥感数据误差主要来源于CCD尺寸伸缩导致的光谱频率变化和CCD响应改变导致的干涉图强度变化,提出了光谱-干涉图双向校正方法。校正测试数据选取高分五号搭载检测仪(GMI)实测的12条O 2吸收光谱。取其中一条作为标定光谱,以SCIATRAN仿真的无误差光谱为基准,与标定光谱进行对比,分析两者在光谱维的频率偏差,通过特征峰频率确定两者的频率变换关系。然后根据变换关系将仿真光谱进行频率拉伸,使拉伸后的仿真光谱与实测光谱谱峰重合,计算拉伸仿真光谱与实测光谱干涉图,将两者干涉图相比得到干涉图强度的变化关系。最后将干涉图强度变化关系用于其余11条光谱的校正,得到校正后光谱。为了衡量校正效果,以校正前后光谱的标准差、均方误差和信噪比作为评价指标。结果显示标准差、均方误差都明显降低,同时信噪比显著增大,且标准差基本都在0.07以下,信噪比基本能达到20以上。其中校正效果最好的实测光谱,标准差减少了0.3767,信噪比提高了25.1016,均方误差降低了0.1587,校正效果较差的实测光谱,标准差减少了0.2296,信噪比提高了9.6328,均方误差降低了0.1049。因此所提出的光谱-干涉图双向校正方法对空间外差遥感数据的误差校正起到较好的效果,且处理过程简单,为同类数据的处理提供了一种新思路。

基于FFT干涉图处理的外插修正算法

条纹外插是FFT处理圆形域干涉条纹图的必要步骤,外插的效果直接影响最终处理的精度.该文在边缘极值点为原点反转外延算法的基础上给出了一种修正算法,不仅达到了良好的插值效果,大大提高了运行速度,而且该算法也能同时对光盘形内孔进行插值.

用小波变换和中值滤波研究差分干涉图的去噪

介绍了小波变换的基本原理和图像去噪常见的滤波方法,采用几种常见滤波分别对模拟差分干涉图和EVISAT卫星获取的矿区真实合成孔径雷达(ASAR)数据的差分干涉图分别进行滤波去噪处理,并对其去噪效果进行分析。采用小波变换和中值滤波相结合的方法对矿区真实ASAR数据差分干涉图进行去噪处理,并对先中值滤波再小波变换和先小波变换再中值滤波两种方式去噪结果分别进行了分析比较,结果表明:先小波变换再中值滤波去噪后,图像保真效果较好。

基于相干目标的干涉图叠加方法监测天津地区地面沉降

利用ENVISATASAR数据,采用基于相干目标的干涉图叠加方法,对天津地区的地面沉降现象进行了DInSAR监测试验。差分干涉处理采用"两轨法",使用校正了高程异常的SRTM DEM数据消除高程相位。以相干系数为标准选取了相干目标,解缠过程中运用了Delaunay三角剖分和权重最小费用流算法。本文获得的季度平均沉降速率图有效揭示了试验区地面沉降的空间展布及相对形变量,但其获得的绝对形变量尚需地面实测数据校验。

空间外差光谱仪干涉图数据处理

空间外差光谱技术是一种新型的超分辨光谱技术。介绍了空间外差光谱仪的基本原理,并针对其特点提出了干涉图数据处理的方法。首先通过一阶差分对干涉图进行去基线处理,然后使用三角函数作为切趾函数对干涉图进行切趾,并对傅里叶变换光谱进行相位校正,最后采用已知双线光源对空间外差光谱仪原理试验装置进行波长定标。文章以Na双线与Hg谱线进行波长定标,得到了波长定标曲线。通过以上的方法对空间外差光谱仪干涉图数据进行处理,能有效地提高干涉图反演光谱的精度。

基于信噪比的InSAR干涉图自适应滤波

提出一种基于信噪比的InSAR干涉图相位噪声抑制算法。该算法对Goldstein滤波方法进行改进,使Goldstein滤波参数α依赖于局部信噪比,从而实现对低信噪比区域进行强滤波、高信噪比区域弱滤波。采用模拟数据和真实数据进行验证,结果表明新算法能有效抑制InSAR干涉图的噪声。

InSAR干涉图的矢量分离式小波滤波

提出了一种新的InSAR干涉图滤波方法,并提出采用滤波前后干涉相位的均方差来进行滤波精度评价的策略。对不同类型的多幅干涉图进行了滤波实验,结果表明,本文滤波方法效果较好,精度较高。

经验模态分解技术在SAR干涉图滤波中的应用

提出了一种基于经验模态分解技术的滤波算法。该算法可以把原始数据分解成不同尺度的信息 ,从初始干涉图上减去与斑点噪声所对应尺度的信息 ,就可以达到斑点噪声抑制的目的。与另外两种滤波算法进行比较的结果表明 ,该算法不仅能有效地去除斑点噪声 ,并且能很好地保持相位的细节信息和条纹的边缘信息 ,保持相位的纯洁性 ,而且大比例地减少了残余点的数量 ,更有利于相位解缠。

INSAR干涉图的零中频矢量滤波算法

提出一合成孔径雷达干涉测量干涉图的滤波方法。该方法引入无线电技术中的零中频技术,将干涉图由高的中心频率变为零中频信号,再将信号分解至矢量空间中的两路正交信号,得到正弦支路信号和余弦支路信号,并分别进行低通滤波处理,最后根据滤波后的两路正交信号计算出滤波后的零中频干涉图,并恢复干涉图的原始频率,得到原始干涉图的滤波结果。实验结果表明:该方法滤波效果较好,能够解决干涉图条纹密集时滤波处理困难、效果较差的问题。

InSAR干涉图最优化方向融合滤波

在分析干涉条纹图噪声特征的基础上,提出了一种能有效保持干涉图条纹的边缘和细节信息的InSAR干涉图滤波算法——基于最优化融合的自适应方向平滑算法。该算法首先对8个线性方向窗口进行统计分析,然后根据干涉图的相干性选择合适的线性方向窗口,按照最优化融合的方法,以方差倒数为权重对各个方向窗口的均值进行加权平均。模拟和真实干涉图数据的实验结果表明新方法不仅能有效的抑制干涉图噪声,而且能较好的保持干涉图的细节和边缘信息,具有很好的信息保持能力。

紫外傅里叶变换光谱仪干涉图数据处理

阐述了干涉图数据处理方法 ,采用紫外傅里叶变换光谱仪实验测量了汞灯光谱干涉图。使用四阶Blackman Harris窗函数作为切趾函数 ,采用最小二乘法拟和多项式对光源傅里叶变换光谱进行相位校正 。

佛克脱光谱线型干涉图的理论及其应用研究

在一般压强的条件下,佛克脱光谱线型(高斯光谱线型和洛伦兹光谱线型的卷积)是最接近实际的光谱线型,但由于其没有具体的表达式,所以在实际应用中常采用各种近似来表示佛克脱光谱线型。文章未采用任何近似,计算了佛克脱光谱线型干涉图的具体表达式,表明虽然佛克脱光谱线型没有具体表达式,但其干涉图是可以严格求解的。而且其变换结果为一实函数,与高斯光谱线型和洛伦兹光谱线型的变换结果的表达式非常相似,因而可以进行谱线综合展宽的各种计算,而不是像有的文献所预言的有实部和虚部两部分,给计算带来困难。计算结果与实验结果一致。作为应用的一个实例,作者指出了其在大气风场测量中的重要应用。此计算对气体展宽在傅里叶变换光谱仪中的应用方面具有非常重要的意义。

干涉图EMD-自适应滤波去噪法

基于信号和噪声经过经验模态分解后在不同的IMF上有不同的特征,提出一种基于EMD-自适应滤波干涉图去噪方法。该方法先对信号进行经验模态分解,然后对各个高频IMF信号分别选用不同的滤波梯度参数进行自适应滤波处理,从初始干涉图上减去与噪声所对应尺度信息,从而达到抑制噪声的目的。最后通过试验对比研究该算法与Goldstein滤波、圆周期中值滤波、EMD分解方法、梯度-自适应滤波和Baran滤波去噪的降噪效果。试验表明,该方法在有效地抑制InSAR干涉图噪声的同时,能很好地保持相位的细节和条纹的边缘信息。

小波基函数选择对SAR干涉图去噪的影响

首先简要介绍Daubeachies、Biorthogonal、Symlets、Coiflets、Discrete Meyer和Reverse Biorthogonal六种小波函数的特性,然后以这些小波函数为基函数,采用相同的小波去噪算法对含噪声的模拟SAR干涉图和实际形变干涉图进行去噪实验。实验结果表明:在六种小波函数中,Biorthogonal小波的去噪效果最好,而且计算速度较快,是SAR干涉图去噪的最佳小波基函数。

小波-维纳组合滤波算法及其在InSAR干涉图去噪中的应用

为了提高InSAR干涉图的滤波质量,在分析小波变换和维纳滤波各自优势的基础上,提出并构造了一种小波-维纳组合滤波器,实现了相应的滤波算法并开发了一套计算程序。为验证该算法的功效,选取美国Phoenix局部地区作为实验区域,使用ERS-1/2C波段干涉图作为滤波原数据,以视觉效果、相位导数标准偏差、奇异点个数以及数字高程模型精度作为评价指标,并与其他两种典型滤波算法即小波软阈值法和Goldstein法进行了比较,证实了小波-维纳组合滤波算法在干涉图去噪、保护边缘信息和精度等方面具有明显的优势。

一种改进的InSAR干涉图复数空间自适应滤波

阐述合成孔径干涉雷达(InSAR)干涉条纹图的频率域和空间域滤波的算法及其优点与不足,着重分析复数空间自适应滤波的算法原理,提出2点改进:增加45°方向和135°方向的梯度计算及根据干涉图相干系数确定条纹边缘的尺度函数,从而进一步改善权系数。以模拟数据和我国香港及意大利Etna火山2地的真实干涉图数据为例,用本文方法与空间自适应滤波、Lee滤波、基于信噪比的Goldstein方法、最优化方向融合方法进行比较。实验结果表明:改进算法能够根据噪声强弱相应地控制滤波的强弱,既能更好地抑制相位噪声,又能较好地保持条纹边缘信息,模拟干涉图和香港干涉图残余点改善率分别提高18.6%和17.2%,表现出更强的局部自适应性。

多基线InSAR干涉图仿真方案设计与分析

多基线InSAR具有高可靠性与高精度的优势,是InSAR技术发展的方向之一。为了提供研究多基线InSAR技术的良好实验数据,针对正侧视SAR成像的几何特点,以F.Leberl构像模型建立像点与地面点之间的坐标关系,借鉴摄影测量中的正射纠正方法,分别设计了利用DEM进行多基线InSAR干涉图模拟的直接法仿真方案和间接法仿真方案。采用多套DEM进行了仿真实验,得到了满意的仿真效果,结合仿真结果分析了不同仿真方案的特点。

InSAR干涉图滤波方法研究

探讨多视滤波法、中值滤波法、基于梯度的自适应滤波、additive滤波法四种抑制干涉图噪声的滤波方法。多视滤波法平滑了影像数据,是以牺牲空间分辨率为代价的,通常这种滤波处理应用在从两个单视影像获得的复数影像处理中;作为一种传统的抑制噪声方法,中值滤波技术实质上是一种非线性信号处理技术,它假设噪声具有极端的数值,即在所定义的平滑模板内为最(较)大值或最(较)小值,因此它会使得干涉图丢失一些信息;基于梯度的自适应法是基于梯度的一种中值滤波,它使得边缘更加清晰,该方法可与中值滤波联合使用;Addtive滤波法强调根据局部噪声状况和使用方向平行窗口得到的滤波噪声边缘来自适应的滤除噪声,对于局部噪声状况由关联图来决定。这种方法尤其对高关联的干涉图最为可取。

单边干涉图的数据处理方法研究

干涉成像光谱仪干涉图的采样方式一般有两种,即单边采样和双边采样,单边采样干涉图往往保留零光程差附近的部分“短双边”采样数据以利于数据处理·本文对空间调制干涉成像光谱仪不同干涉图采样方式下的光谱复原方法进行了研究,讨论了空间调制干涉成像光谱仪单边干涉图的切趾与相位修正,提出了更为合理和准确的方法.研究发现,合理设置短双边数据在减小仪器的原始数据量的同时,能够保证复原光谱的准确度·

基于样本匹配的干涉图延拓技术研究

用二维快速傅里叶变换(2D FFT)方法处理干涉图时,由于该算法只能处理数字化的离散数据,且要求采样的数据序列长度必须是2的n次方,则数据分布区域必须是矩形区域,而一般干涉图的数据范围是圆形域,因此必须设法将圆形区域干涉图扩展延拓成矩形区域。提出了一种基于样本匹配的干涉图延拓的原理和方法,利用该方法对一幅实际干涉图进行了空域延拓,取得了满意的结果。结果表明,该原理方法具有较高的处理精度,为波面相位复原奠定了基础。