基于有理函数曲面拟合的InSAS复图像配准新方法

复图像配准是干涉合成孔径声纳（interferometric synthetic aperture sonar，InSAS）信号处理中非常关键的环节，配准质量的好坏直接影响到后续的干涉图生成和数字高程重建。从InSAS成像的几何关系出发，推导出偏移量和斜距的有理函数关系，进而提出了基于有理函数曲面拟合的InSAS复图像配准方法。与传统的多项式曲面拟合方法相比，该方法具有拟合精度高、计算量小的优点。以均方根误差、相关系数、残余点数目和计算时间作为评价标准，利用仿真数据和真实湖试数据验证了该方法的有效性。     

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。     

干涉合成孔径声呐复图像配准分段曲面拟合法

复图像配准是干涉合成孔径声呐(interferometric synthetic aperture sonar, InSAS)信号处理中非常关键的环节,配准质量的好坏直接影响到后续的干涉图生成和数字高程重建。针对大场景的InSAS图像用传统的整体多项式曲面拟合法配准精度低的问题,提出了基于分段曲面拟合的InSAS复图像配准方法。首先,将整个待配准图像沿距离向分成具有重叠区域的若干段;然后,在每段上利用已选出的同名点进行多项式曲面拟合;最后,将每段曲面拟合的结果拼接成整体偏移量曲面。以均方根误差、相关系数、残余点数目作为评价标准,利用仿真实验和真实的湖上试验数据处理结果验证了该方法的有效性。     

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。     

基于卫星精密轨道数据的复图像对精确配准

图像精确配准是InSAR数据处理中关键步骤之一。在介绍复图像对配准过程后,利用Doris软件逐步实现复图像对粗配准、精配准;深入分析配准过程中相干系数的变化,总结干涉条纹图、相干图特点,证实基于精密卫星轨道数据可以实现图像对精确配准的可行性。     

联合实、复相关函数的干涉SAR图像配准方法

SAR复图像配准是干涉SAR数据处理中的关键步骤之一,配准精度直接影响后续产品的质量。提出一种基于联合实、复相关函数的星载干涉SAR图像配准方法。首先,在分析已有配准测度函数各自特性的基础上,结合国际上干涉SAR数据处理经验,认为在全球干涉测量任务背景下,相关函数是一种稳健、普适性的干涉SAR图像配准测度函数。然后,针对相关函数存在实、复相关计算,分析实、复相关函数各自的特点以及适应情况,提出配准灵敏度准则,从而能够有效地自适应地选取相应的配准相关度量。最后,给出配准算法的详细实现步骤。复杂地区的实测数据处理结果验证了方法的有效性。     

InSAR复影像配准方法与实践

利用合成孔径雷达干涉测量技术获取地表三维信息的研究，受到世界各国的广泛关注。高精度复影像配准是InSAR数据处理的关键步骤，其结果直接影响生成干涉相位的质量，进而影响获取数字高程模型的精度。本文采用相干系数法进行粗配准，采用基于相干系数拟合的方法进行精配准，可以实现复影像数据的高精度配准。经机载和星载数据的试验验证，该方法有效可行且运算效率高，具有实用性。     

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.     

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。     

干涉雷达复图像配准与干涉纹图的增强

干涉雷达复图像之间的精确匹配技术是提高雷达干涉测量精度的关键之一。首先讨论了干涉雷达复图像配准过程中所要考虑的问题,然后给出了一个切实可行的配准方法,并把该方法应用于新疆喀拉卡什ＳＩＲ－Ｃ／Ｘ－ＳＡＲＬ波段干涉数据处理。干涉雷达复图像配准之后可以生成干涉纹图,为了消除干涉纹图中的噪声,尝试了中值波波和方向平滑两种方法。     

共享内存环境下的分块最小不连续相位解缠算法

提出了一种共享内存环境下的分块最小不连续相位解缠方法。首先,利用多核协同计算整块相位质量图;然后,将干涉图和相位质量图分割为规则小块,采用质量引导与最小不连续相合成的方法同时对子块干涉图进行相位解缠;最后,主线程在不同解缠相位块以及位于边界的低质量区域上再次进行最小不连续优化,获取最终合并后的解缠结果。仿真和真实干涉相位图的分块解缠实验结果表明,所提算法在保持解缠精度的同时,加速比分别达到3.98和2.26。     

一种改进的频域相关法复图像快速配准

InSAR复图像配准是合成孔径雷达3维成像技术的一个关键步骤,要求达到亚像素级的配准精度。在分析了传统相关系数法的基础上,提出了改进的基于频域相关的快速配准算法。该方法分别采用频域相关和线性调频Z变换进行粗配准和精配准;最后利用傅里叶变换的平移性质对辅图像插值重采样。应用该算法对实际数据进行了实验,并从配准时间和精度两方面进行了分析。实验结果证明该方法在保证配准精度的同时,能够有效减少运算量,大大提高运算效率。     

集群环境下的复合最小不连续相位解缠算法

提出了一种集群环境下的复合最小不连续相位解缠算法。首先主线程根据计算资源数将原始缠绕相位分为规则小块，并将未解缠相位块发送至空闲计算节点进行解缠。单块缠绕相位图解缠时，先计算相位质量图，并将缠绕相位分为高低质量区域，然后采用质量引导与最小不连续相结合的复合相位解缠策略进行解缠，最后将解缠结果和区域分割结果发送回主线程。完成所有分块缠绕相位解缠后，主线程在不同解缠相位块边界及其与边界相邻的低质量区域进行最小不连续优化来获取最终的解缠相位。通过集群环境下的并行相位解缠试验，验证了所提算法的正确性和高效性。     

大区域无人机影像数据的快速几何处理

无人机遥感影像快速几何处理被广泛应用于灾害应急监测与评估、军事侦察等领域。针对目前多数商业软件所依赖的硬件平台成本昂贵、软件开发过程复杂等问题,面向通用硬件平台,提出一种大区域无人机影像数据的快速几何处理方法。对制约处理效率的各关键算法进行优化和改造,实现大区域无人机影像数据的快速几何处理;在影像连接点匹配、正射纠正和影像镶嵌的处理过程中,均应用基于多核CPU并行处理技术,提高整体处理效率。多组无人机影像数据处理试验表明,该方法能够大幅提高处理效率,对硬件平台要求低,具有推广应用价值。     

基于DFT模型的大场景InSAR图像配准

图像配准是实现干涉合成孔径雷达(InSAR)高精度相位提取及地形高程反演的关键,大场景图像的高效高精度配准成为近年高分宽幅InSAR成像应用研究的难点问题之一。由于大场景图像中不同区域偏移量及变化规律差异较大,传统最大相干系数配准方法需多分块及插值处理,面临计算量大且配准精度低等问题。针对此问题,本文提出一种基于DFT模型的大场景InSAR高效高精度图像配准算法。该方法利用最小均方差准则构建InSAR复图像配准的DFT模型,采用四叉树自适应分块及矩阵相乘DFT快速重采样配准方法,实现大场景InSAR图像各子块区域的高效高精度亚像素配准。仿真和实测数据验证本文算法的有效性,结果表明该算法不仅可实现大场景InSAR复图像亚像素级配准,还具有较高的运算效率,其运算效率相对于传统FFT配准方法通常可提升3倍以上。     

共享内存环境下的并行质量引导相位解缠

提出了一种共享内存环境下的并行质量引导相位解缠算法。首先,分析了相邻相位点质量值计算的内在关系,采用行、列数组保存中间结果消除梯度的重复计算;然后,按行进行计算任务分配,简化相邻窗口内的行、列均值计算;最后,通过OpenMP指令实现计算任务分配,完成质量图的并行计算。对于质量引导过程内在的并行性进行了分析,但受限于重复的线程启动和退出时间开销,难以体现速度优势。对合成孔径雷达干涉（synthetic aperture radar interferometry,InSAR）和干涉合成孔径声纳（interferometric synthetic aperture sonar,INSAS）干涉相位图进行解缠实验,结果表明,所提方法提高了相位解缠效率,为在实时条件下进一步提高相位解缠精度奠定了基础。     

基于二维图像特征的点云配准方法

为了提高低覆盖率点云的配准精度和收敛速度,提出了一种基于二维图像特征的点云配准方法。首先采用基于区域层次的点云配准算法实现粗配准;然后将三维点云转换成二维图像,再采用SURF算法提取二维图像的特征,并求解其匹配像素点对;最后根据二维匹配点获取相应的三维点云相关点,并计算刚体变换,由此实现点云的快速精确配准。试验结果表明,与迭代最近点（ICP）算法相比,该点云配准方法的配准精度和耗时分别提高了约20%和60%,是一种快速、高精度的点云配准算法。     

Sentinel-1卫星TOPS模式影像增强谱分集配准优化

Sentinel-1卫星TOPS模式影像通常在几何配准的基础上,再次利用Burst重叠区域进行增强谱分集处理以实现高精度配准。几何配准主要依赖卫星轨道参数,难以进一步提高其配准精度,因此Sentinel-1影像配准的关键则是通过增强谱分集准确估计出几何配准后的残余偏移量。然而,增强谱分集易受失相干噪声等因素的影响,低相干条件下难以满足0.001像素的配准精度要求。因此本文首先针对单基线条件下的增强谱分集配准处理进行以下改进：①完善增强谱分集多视理论,采用前置多视处理,优化增强谱分集处理流程;②基于增强谱分集相位的残余偏移量等权估计升级为加权估计,改善参数估计方法;③完善距离向增强谱分集加权估计理论,实施距离向增强谱分集配准,增加增强谱分集的观测量。然后在单基线配准的基础上,针对时序影像处理提出优化方案：①根据影像干涉对组合所形成的增强谱分集冗余观测量进行多基线配准;②采用分布式目标技术提高增强谱分集干涉图相位质量。上述改进方案互相补充,不但能独立实施,而且可以联合使用。研究结果表明,以上改进方法能够在一定程度上提高配准精度。