干涉数据光谱反演方法研究

干涉光谱仪获取的干涉数据是一种中间数据,需要进行光谱反演,常规的方法是采用傅里叶逆变换反演光谱。文章由干涉数据的基本公式入手,推导出干涉数据的混合模型,给出一种基于干涉数据混合模型的光谱反演方法。利用干涉数据对该方法及傅里叶逆变换方法进行计算机仿真,对其光谱反演结果进行对比。由仿真结果可以看出,所提方法反演的光谱精度要优于通用的傅里叶逆变换方法反演的光谱,为干涉数据光谱反演提供新的思路。

非均匀采样干涉数据光谱反演技术研究

干涉光谱成像仪获取的干涉数据是一种中间数据,需要进行光谱反演才能够得到目标光谱数据,傅里叶变换方法是常规的光谱反演方法。由于干涉数据中存在非均匀采样问题,若忽略光谱混叠,直接采用快速傅里叶变换会导致反演光谱的失真,难以满足实时处理需求。针对非均匀采样干涉数据的光谱反演需求,将插值及非均匀快速傅里叶变换(NUFFT)方法应用到光谱反演处理中,对过采样及部分欠采样情况下的非均匀采样干涉数据,提出了相应的光谱反演方法,并分析了方法的适用性。最后对过采样及部分欠采样情况下的光谱反演方法进行计算机仿真,过采样情况下采用NUFFT方法反演光谱的精度要明显高于插值方法,而部分欠采样情况下插值方法反演光谱的精度要明显高于NUFFT方法,并对欠采样造成的光谱混叠有一定的修正,验证了方法的有效性。

Fabry-Perot测风干涉仪数据处理

针对自主研制的星载法布里-珀罗干涉仪(Fabry-Perot Interferometer,FPI)样机,介绍了Fabry-Perot(F-P)的测风原理和风速反演算法,阐述了F-P测风干涉数据的自动化处理方法,包括干涉条纹图像滤波、分割、细化和特征数据的提取.滤波包括中值滤波和背景补偿,分割采用区域平均灰度值阈值法,借助数学形态学计算填充和消除二值化条纹的断裂点和毛刺.最后,按照骨架提取思想细化成干涉条纹线条,提取其特征数据.应用VC++编程语言开发软件平台,对上述F-P测风仪数据自动化处理方法进行了验证,结果表明其可行性高、适应性强.

嫦娥一号干涉成像光谱仪数据再校正与全月铁钛元素反演

月球表面的元素和物质成分分布是理解月球成岩与地质演化历史的重要线索。嫦娥一号干涉成像光谱仪（IIM）是我国首台月球探测成像光谱仪器,其获得的大量月球高光谱数据已成为我国未来探测月球成分与地质演化研究的宝贵基础数据。本文利用探月工程地面应用系统发布的IIM B版本2C级数据,开发出一套数据再定标流程,获得了较为可靠的月表相对反射率数据。我们在新校正数据的基础上开展月球表面FeO、TiO_2的反演建模,获得了全月FeO和TiO_2分布图,这些图件是进行月球地质填图的基础。校正数据反演的FeO和TiO_2分布与前人对Clementine UVVIS数据的反演结果相近,表明干涉成像光谱仪数据具有较大的应用潜力。高地的低铁岩石成分（一般小于8%）佐证了月球月壳形成的过程中的岩浆洋分异假说,而月海玄武岩的TiO_2成分变化范围较大（0~13%）则表明月海玄武岩来源于不同的月幔源区。根据嫦娥一号干涉成像光谱仪全月FeO分布图,可将月球表面物质类型总体划分为高地斜长岩和月海玄武岩,而根据TiO_2分布可以进一步将月海玄武岩划分为5种不同钛含量的玄武岩岩石类型。FeO和TiO_2在全月范围内的分布表明Apollo和Luna返回的月球样品不能够代表全月范围内的矿物成分多样性,月球岩浆演化历史比前人认为的要复杂。未来月球样品返回任务（如嫦娥五号）如能赴这些特殊地区进行取样,将很有可能返回重要的月球科学研究发现和成果。

弹光调制干涉具干涉数据的获取及光谱复原

为了获得弹光调制干涉具干涉信号的频谱,需进行光谱反演,但因其相位是非线性的,直接采用快速傅里叶变换反演光谱会导致光谱严重失真,因此提出采用非均匀快速傅里叶变换算法对干涉数据进行光谱反演的方法。首先采用基于高速数据采集卡PCI-5122设计的虚拟示波器获取652.6nm激光经弹光调制干涉具的干涉数据,然后在MATLAB环境中对干涉数据进行光谱反演,得到了相应的频谱信息。结果表明,对采集的652.6nm激光波长测量误差小于1nm,谱线位置误差小于0.1%,验证了该算法在弹光调制非均匀干涉数据光谱反演的可行性,这对弹光调制高性能傅里叶变换光谱仪的设计有借鉴应用价值。

基于光谱分类和局部DPCM的干涉超光谱数据压缩

为了获得较高的压缩比,针对干涉超光谱图像数据的空间维相关性和干涉光谱维相关性,提出了一种将光谱分类与局部DPCM相结合的联合压缩算法。先对整个光谱数据进行光谱分类,得到一个与二维空间对应的分类号矩阵和一个与干涉光谱对应的光谱类别库,然后利用局部DPCM对光谱类别库进行进一步压缩。分类作为第一步压缩对整个压缩算法的压缩效果至关重要,本文分析了不同分类标准和分类精度下的压缩效果,相对欧氏距离标准优于夹角标准和干涉RQE标准。文中最后选取了合适的分类标准编程实现联合压缩算法并与JPEG2000进行比较,联合压缩算法的压缩效果优于JPEG2000。

反演多方向干涉度量数据的快速傅里叶变换方法

本文直接采用快速傅里叶变换对由多方向干涉系统获取的三维折射率场的多方向干涉数据进行了再现,并给出了该反演法的几个结论。

利用多源数据融合的天津市地面沉降情况分析

地面不均匀沉降对城市的规划和发展有着深远且难以恢复的影响,严重时会对社会和人民的财产造成巨大影响。针对此问题,本文收集整理覆盖天津市域范围内2020—2021年连续2年的一、二等水准监测数据,以连测的全球导航卫星系统(GNSS)监测站的观测数据为先验观测值进行动态平差。并将年沉降量计算结果与高分辨率合成孔径雷达干涉测量(InSAR)中RadarSat-2(R2)类型影像数据处理结果采用趋势面拟合法进行融合,统计2021年天津市地面沉降情况。并将计算结果与历年沉降观测数据处理结果进行比对,对天津市地面沉降情况进行分析。为天津市相关规划编制、控沉管理精细化、治理措施精准化提供了参考。

基于模拟数据的极化干涉SAR成像研究

干涉SAR(InSAR)是提取地形高度信息的新技术,本文主要研究利用不同的极化信息进行InSAR三维成像技术.文中分析了多极化信息进行InSAR成像的过程与算法,利用棒的极化散射特性,模拟了极化InSAR数据,验证了多极化InSAR成像模型和算法,并分析比较了多极化InSAR与单极化InSAR的成像结果,结果表明多个通道的极化InSAR成像可以有效地减小噪声干扰,更好的恢复高度信息.

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。

利用Cameron分解进行极化干涉图像对的配准研究

针对常规极化干涉SAR配准仅仅用一个通道的极化数据进行干涉数据对配准,导致配准精度不高的问题,提出了一种利用Cameron相干目标分解进行极化干涉图像对的配准方法。该算法充分利用了全极化数据丰富的信息,进行极化干涉图像对的配准。利用SIR-C天山地区的数据对提出的算法进行了验证,结果证明该算法能提高配准的精度和鲁棒性,有利于后续的数据处理。

干涉高光谱图像的空间域显示方法

成像光谱数据在空间域的显示,对与用户的图像解译和信息提取有着至关重要的作用。目前,对于成像光谱数据空间域显示方法的研究主要集中在光谱域数据立方体,针对干涉型成像光谱数据的研究很少。干涉型成像光谱数据的空间域图像显示通常采用的方法是将干涉数据反演,然后采用光谱域图像显示的方法进行显示。干涉型成像光谱数据反演至光谱域计算复杂,耗时长,这对于干涉型光谱数据的空间域实时显示提出了巨大挑战。文章提出了干涉型光谱成像数据的空间域图像实时显示方法,该方法采用不同的光程差权重实现了干涉数据立方体的灰度显示和真彩色显示,推荐了三组权重系数用于干涉数据立方体的显示。将传统并与经过光谱反演的空间域显示方法进行比较,结果表明,在相同空间域显示效果下,该显示方法可大大提高显示速度,并且显示时间随数据立方体的尺寸增长速度缓慢可以满足系统的实时性需要。

基于PCI总线的成像光谱数据传输系统的设计

本文针对干涉成像光谱仪,详细分析了干涉成像光谱信号特征及其时序关系,研究了干涉成像光谱数据传输系统的关键技术,提出了使用CPLD技术,设计基于微机PCI总线的干涉成像光谱仪输出数据传输系统的方案,并介绍了该系统的电路原理及实现的功能。

基于人工智能的BIM工程数据缺陷验证方法

为研究智能化建筑设计过程产生的多维度、多专业的BIM工程数据缺陷问题,本文根据建筑工程设计历史数据,构建监督学习训练神经网络模型。其间结合建筑工程中智能化系统设计产生的数据集合和约束关系,对多维工程数据进行归一化处理,而后将其输入神经网络模型,再由神经网络模型输出BIM工程数据的缺陷问题并显示,最终建立一种基于人工智能的BIM工程数据验证方法。该方法不仅能够综合考虑工程数据的多维度特性,还能减少企业靠人力分析数据的排查工作量,优化建筑智能化系统设计过程,提高工作效率。

空间外差光谱仪数据盲元误差修正

针对空间外差光谱仪干涉数据盲元误差修正要求,分析了其形成机理与分布特点,提出了一种全局阈值粗判与加窗技术相结合的计算方法,完成了干涉数据盲元的定位检测及补偿修正。用对实验室内采集的连续光源干涉数据以及室外地基探测的大气CO_2吸收干涉数据分别进行盲元误差修正实验验证,实验结果表明该算法能够在不破坏干涉数据信息量的同时,完成盲元误差的补偿修正,提高了光谱复原精度。

环境减灾二号A/B卫星高光谱数据反演与质量提升

针对环境减灾二号A/B卫星高光谱成像仪获取的原始干涉数据反演过程与数据质量提升方法进行研究。依据大孔径静态干涉光谱成像(LASIS)的基本原理与数据反演方法,使用实验室定标法和在轨数据统计法进行原始干涉数据的相对辐射校正。根据直方图统计结果,对反演之后的浮点型高光谱数据进行归一化,并对归一化后的数据进行基于直方图匹配的相对辐射校正,有效地去除了图像条带,使得反演生成的高光谱数据空间信噪比得到有效提升,并保持了92%以上的光谱准确度。

星载雷达干涉测量中角反射器的设计和安装

介绍利用基于欧空局ENVISAT ASAR卫星观测数据的雷达差分干涉测量(D-InSAR)和永久散射体干涉数据处理技术(PS)进行地面沉降活动监测时,如何简便地进行角反射器的设计和安装,来增强卫星反射信号的强度和获得较稳定的永久散射体,以便获得长时序、高相干性的卫星数据,从而实现对地面有效监测的目的。着重从角反射器的设计和安装原理、技术思路、作业步骤和过程、数据效果等方面阐述如何在星载雷达干涉测量技术中设计角反射器。为研究有关角反射器的设计提供一种思路。

基于IDEA的相移获取在Mach−Zehnder干涉测量中的应用

结合Mach−Zehnder干涉技术得到干涉条纹图,详细介绍如何运用干涉数据评估算法(IDEA)软件实现掩膜、二维快速傅里叶变换和相位去包裹等过程,从而获得干涉条纹图对应的相移分布图.结果表明,基于IDEA软件的干涉图的相移获取只需通过简单的菜单命令即可完成,并可以有效降低噪声、阴影对测量结果的影响.因此,使用IDEA软件实现干涉图的相位获取对光学干涉测量研究领域具有一定的意义.

非均匀采样干涉数据的光谱反演分析

由于传统的快速傅里叶变换(FFT)只适用于均匀采样的情况,对非均匀采样的干涉数据直接进行FFT会导致反演光谱的失真。针对该问题,国外的很多学者对非均匀快速傅里叶变换(NUFFT)方法进行了研究,并形成了比较成熟的理论。将NUFFT方法应用到干涉数据的光谱反演中,对不同采样频率和不同非均匀程度下的光谱反演精度进行了分析仿真,可以看出,在部分欠采样情况下,采样频率是影响光谱反演精度的主要因素;在过采样情况下,光程差的非均匀采样程度是影响反演精度的主要因素。实际应用中,需要综合考虑数据量、采样频率和光程差的非均匀采样程度来确定最终的参数。为了保证光谱反演的精度,获取的干涉数据中不存在部分欠采样是最基本的原则。