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。     

地球科学相关论文摘要

04 0 5 0 1　基于谱运算的复相关函数在干涉复图像配准中的应用 /曾琪明 (北京大学 )…∥测绘学报 .- 2 0 0 4 ,33(2 ) .-1 2 7～ 1 31引入了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 ,比较了算法的计算复杂度 ,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 ,证明了算法的可行性和稳健性。0 4 0 5 0 2　基于灰色 马尔柯夫链预测模型的耕地需求量预测研究 /刘耀林 (武汉大学 )…∥武汉大学学报·信息科学版 .-2 0 0 4 ,2 9(7) .- 5 75～ 5 79讨论了耕地总量预测的方法 ,在分析现有耕地预…     

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。     

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。     

一种改进的星载干涉SAR复图像最大频谱配准算法

最大频谱法常用于星载干涉SAR复图像配准,但该方法计算量较大且易受噪声影响。本文提出一种改进的最大频谱配准算法。该方法利用chirp-z变换替换补零FFT变换,以相对较少的运算量达到较高的频谱峰值计算精度;通过设定合理的判决门限,判定控制点偏移量估计结果的可靠性,以便对位于不同区域的控制点自适应选取子图像截取窗口的长度,达到控制运算量的目的。利用该算法分别对来自ASAR和ERS-1/2的两对复图像进行验证,实验结果表明该算法可以有效实现配准,且比同条件下利用常规最大频谱算法得到的结果更加可靠。     

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。     

一种匹配测度自适应的SAR图像配准算法

复图像配准的关键是选择合适的匹配测度函数,但匹配测度函数对不同地形的适应性有待于研究。本文首先对比分析复相关系数法和频谱极大值法在机栽SAR山地和平地数据的精度。然后针时频谱极大值法和复相关系数法在不同地形的适应情况,提出基于外部DEM自适应选取配准测度函数的SAR图像匹配算法。最后,给出复图像配准算法的实现步骤,复杂地区的实测数据验证了算法的有效性。     

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。     

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。     

一种基于图像灰度直方图相似度计算的室内定位方法

近年来,视觉定位由于定位精度高广泛应用于室内定位与导航。然而,室内环境复杂多变,视觉定位在很多场景下无法实现高精度定位,而且多数视觉定位算法耗时和计算复杂度高,不适用于智能手机。为实现基于智能手机的准确高效定位,本文提出了一种基于图像灰度直方图相似度计算的定位方法。该方法分为两个阶段：离线阶段和在线阶段。离线阶段在已知坐标的格网点分别利用智能手机采集图像,提取图像灰度直方图,建立图像灰度直方图图像特征库;在线阶段智能手机在待测点采集图像提取灰度直方图,然后与图像特征库进行相似度计算,选取相似度和最大值的格网作为概略位置,以相似度为权重采用加权均值法得到准确位置。将所提方法和KNN算法进行对比,试验结果表明,该方法的平均定位误差优于0.3 m,与KNN算法相比定位精度提高了40.7%,计算时间优于1.7 s。     

一种高精度的干涉雷达复数影像配准方法

在总结现有算法的基础上,提出了基于相干系数、Harris特征点、小波金字塔及TIN三角微分纠正技术的单视复数雷达图像的配准流程。通过ERS 1/2的实验表明,提高了配准的精度和效率,特别是保证了在没有精确轨道甚至没有轨道参数的情况下也能获得很高的配准精度,计算正确的干涉相位图。在重采样过程中采用的三角联网策略,进一步使匹配点的局部拟合误差得到有效控制,得到配准精度更高的复图像对。在CPU 3.06GHz计算机上,43 s内完成5000像素×1000像素的主辅图像的配准,平均相干系数为0.719855。     

附加傅里叶补偿项的卫星遥感影像RFM平差方法

卫星光学遥感影像的几何畸变是制约其定位精度的重要原因。采用一般系统误差补偿模型难以从根本上消除影像复杂畸变。本文在有理函数模型RFM平差方案基础上,根据傅里叶级数的逼近特性,提出用二元傅里叶多项式代替一般多项式作为系统误差补偿项,以适用符合连续条件的任意形式畸变。仿真和实际数据平差试验结果表明,本文方法能够有效补偿由于影像内外方位元素误差造成的像方定位系统误差及不同大小的畸变。在控制点充足的条件下,附加3阶傅里叶补偿项的RFM平差定位精度显著优于附加一般多项式补偿项的常规方法,其中SPOT-5异轨立体像对平差后平面和高程定位精度可分别达到3.34 m和2.48 m,QuickBird同轨立体像对平差后平面和高程定位精度分别达到0.77 m和0.54 m,均达到了子像素精度水平。二元傅里叶多项式可作为一种通用的影像系统误差补偿模型,拓展应用于航空和近景影像的畸变校正。     

自适应精致极化Lee滤波的复相干性估计方法

干涉相干性包含了极化SAR干涉测量(PolInSAR)中的极化和干涉信息,滑动窗口大小和滤波方法是准确估计干涉相干性的前提。本文以精致极化Lee滤波为基础,根据边缘检测和邻域相干性高低区分同质区域和异质区域,建立了自适应精致极化Lee滤波方法并估计相干性矩阵和干涉相干性。自适应精致极化Lee滤波能够根据边缘检测信息和邻域相干性高低程度调整滑动窗口大小并选择合适的估计方法,不仅提高了抑制斑点噪声的能力,而且保持了图像的边缘信息,有利于提高干涉相干性的估计精度。试验结果表明,该方法有效抑制了斑点噪声,较好地保持了SAR图像的边缘信息,有利于提高植被参数反演的精度。     

基于SURF改进算法的红外序列影像快速配准的方法研究

提出一种基于SURF算子和特征偏移一致性准则的无人飞行器红外序列影像配准的方法。该方法采用SURF算子对特征点进行提取和匹配。SURF算子仅考虑点的局部信息,没有考虑特征点集的几何信息。本文采用特征偏移一致性准则来剔除误匹配点对,提高特征点对的匹配精度,所得到的特征点集采用LM非线性优化进行单应矩阵求解配准,与其他算法相比,本方法适合于红外序列影像快速拼接,有较好的实用效果和鲁棒性。     

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。     

基于几何配准的多模式SAR影像配准及其误差分析

星载合成孔径雷达影像干涉处理时所需方位向配准精度因成像模式的差异而有所不同,目前在精密轨道条件下以几何配准为基础辅以影像信息的配准方案因其严格的理论模型和较高的精度成为干涉处理的首选。本文以TerraSAR-X影像为例,论证了不同成像模式影像所需的配准精度和卫星轨道精度,并通过理论分析和试验证明了精密轨道条件下,利用几何配准即可满足TerraSAR-X等卫星的条带模式影像干涉处理的需要;聚束模式影像需要在几何配准的基础上利用影像相干性或谱分集进一步优化配准结果。鉴于增强谱分集偏移量估计精度最高,本文进一步利用增强谱分集对比分析了不同轨道不同DEM条件下的几何配准误差。研究结果表明:卫星轨道切向误差是几何配准的主要误差源,目前常用3种DEM几何配准差异远小于0.001个像素,均可满足Sentinel-1影像干涉配准的需要。