InSAR干涉像对的方位向频谱滤波

干涉图的质量是影响InSAR数据处理结果的重要因素.根据干涉图中噪声的不同来源,重点分析了在重复轨道干涉测量模式下,主辅影像多普勒中心频率不一致的成因及其对干涉图的影响.利用SAR影像方位向频谱的特点,在影像上检测得到了多普勒中心频率.并推导了方位向频谱预滤波函数的具体形式.针对ERS数据的实验证明:文中的算法能有效消除主辅影像方位向频谱包络的差异,提高干涉像对的相干性,改善干涉图质量.     

Sentinel-1A卫星TOPS模式数据干涉处理

TOPS成像模式通过在方位向和距离向联合调整波束姿态来实现宽幅成像。与条带模式不同,该模式在成像过程中每组Burst多普勒中心频率在方位向发生变化,干涉处理重采样时精确获取每个采样单元的多普勒中心频率是本文研究的重点。因此本文采用意大利那波里地区Sentinel-1A卫星数据进行了试验,首先采用联合估计方法有效计算出了多普勒中心频率,再调制插值核,进而获得了干涉处理结果,最后参考零多普勒时间进行Burst干涉图间的拼接,获得了更大范围的干涉图。     

RADARSAT-2卫星TOPS模式影像干涉处理

宽幅干涉(terrain observation by progressive scans,TOPS)模式方位向多普勒中心频率的变化导致了干涉图相位的相对扭曲,干涉处理时需要较高的配准精度。加拿大合成孔径雷达遥感卫星(RADARSAT-2)TOPS模式影像由于轨道精度较差,几何配准精度过低,导致其干涉配准较哨兵合成孔径雷达遥感(Sentinel-1)卫星更加复杂。为了实现该卫星TOPS模式影像的干涉处理,首先采用相关配准、谱分集方法依次对几何配准结果进行校正,然后利用增强谱分集进行方位向偏移量矫正。由于依靠卫星星历参数和聚焦成像参数的多普勒中心估计方法精度有限,因此提出了采用相位增量法优化多普勒中心估计结果,并通过影像方位线功率谱检验了估计的多普勒中心。     

一种PSInSAR干涉测量公共主影像选择新方法

在PSInSAR干涉测量技术中,主影像的选择直接影响后续的形变相位提取及沉降信息解算。在综合考虑空间垂直基线、时间基线和多普勒中心频率对影像去相干影响的基础上,将三因素的相干性测度映射到三维空间,构成三个质点,通过对三质点的质心的研究来衡量三因素对影像相干性的综合影响,构建一种新的主影像选择模型。以2003~2009年北京地区28景ENVISAT ASAR影像为试验数据,分别采用该模型及综合最大相关系数模型进行主影像选择,并进行实际干涉处理,以生成干涉图及相干系数均值,对两种方法主影像选取结果进行定量评价。结果表明,与直接以去相干因素的相干测度乘积构建的综合相关系数模型相比,该方法选取的主影像更为合理,与其他辅影像总体干涉性更好。     

滑动聚束模式SAR影像干涉处理方法

合成孔径雷达聚焦成像时,因地球旋转和传感器姿态控制误差而产生的非零多普勒中心在聚焦影像方位线中引入了线性相位,因此在干涉处理时方位线不能作为基带信号进行重采样。为了确保相位信息在重采样过程中不出现损失,一般采用内插核调制的方法完成方位线重采样。滑动聚束模式影像因成像的特殊性,聚焦影像的多普勒中心分布更加复杂,其方位线为时变信号。分析了滑动聚束模式影像点目标的多普勒历程,多普勒中心在方位线的变化规律,时变信号的内插方法,并通过模拟实验验证非零多普勒中心对内插精度的影响,最后对DORIS软件重采样环节进行改进,即采用新的多普勒中心表达式对内插核进行调制完成影像重采样,实现TerraSAR-X卫星滑动聚束模式影像的干涉处理。     

合成孔径雷达多普勒频谱偏移误差的补偿

对合成孔径侧视雷达方位向分辨力进行理论分析时,通常假设雷达在作匀速直线飞行,但是实际情况却不是这样。横侧向和垂直向平移运动造成的均匀速度误差,天线波束指向发生方位向和俯仰向的变化,都会引起多普勒频谱的偏移。从同步检波器的输出频谱来看,多普勒频谱的中心频率将偏离偏置频率,严重时根本就不能成像。为了提高成像质量,在合成孔径侧视雷达中必须采用杂波锁定系统来校正这类误差。这个系统,从     

三种干涉测量距离向频谱滤波算法的性能比较

针对合成孔径雷达干涉测量技术中的距离向频谱滤波算法研究不足的现状,该文在国内外学者研究的基础上,选取多种数据进行对比实验,重点分析基于矩形窗、Hamming窗、Kaiser窗的3种距离向频谱滤波算法的性能。结果表明基于Kaiser窗函数的滤波算法是一种适用于多源SAR影像的频谱滤波算法,该算法可以有效提高影像相干性,改善干涉条纹图质量,对提高地表高程反演和形变监测精度都具有重要的意义。     

利用全极化SAR数据去方位向模糊的舰船目标检测方法

在SAR成像过程中,利用目标相对于雷达运动的多普勒频率进行方位向压缩来提高方位向分辨率。对于海面舰船目标,往往由于SAR发射的脉冲重复频率过低,回波信号的多普勒频率欠采样,引起高亮度的方位向模糊噪声,产生虚假目标。若直接利用传统CFAR、子孔径相干等目标检测算法,会把方位向模糊引起的虚假目标误判为舰船目标,降低了舰船目标的检测精度。针对SAR影像方位向模糊现象,提出一种利用全极化SAR数据的舰船目标检测算法,其利用H-A-Alpha分解得到的第三散射机制,结合方位向全极化子孔径相干,消除了方位向模糊噪声对舰船目标检测的影响,提高了舰船目标的目标杂波比。通过采用日本玉野Kojimawan港口附近的C波段AIRSAR全极化数据进行试验,验证了该算法能消除SAR方位向模糊,降低虚警率,提高舰船目标的检测精度。     

提高INSAR干涉图质量的过采样方法

在对干涉图中频谱混叠噪声的成因及其影响进行深入分析的基础上,研究通过对原始影像频谱进行过采样来消除频谱混叠的方法;同时为了将过采样后的干涉图恢复到原始影像大小,又探讨了干涉图的欠采样理论,并推导出加权欠采样函数。实验结果表明,文中的过采样加权欠采样方法能有效消除干涉图中的频谱混叠噪声,经欠采样处理后的干涉图条纹边缘更加清晰,残余点数较原始干涉图减少90%以上。     

提高INSAR干涉图质量的过采样方法

在对干涉图中频谱混叠噪声的成因及其影响进行深入分析的基础上,研究通过对原始影像频谱进行过采样来消除频谱混叠的方法;同时为了将过采样后的干涉图恢复到原始影像大小,又探讨了干涉图的欠采样理论,并推导出加权欠采样函数.实验结果表明,文中的过采样--加权欠采样方法能有效消除干涉图中的频谱混叠噪声,经欠采样处理后的干涉图条纹边缘更加清晰,残余点数较原始干涉图减少90%以上.     

永久散射体差分干涉测量技术中SAR影像精配准的一种新方法

提出并实现了一种基于加权最小二乘的低相干SAR像对精配准新方法。该方法借助一幅与主、辅影像相干性都较高的第三幅影像来完成低相干SAR影像对的初步配准,利用加权最小二乘法求出二者间的坐标映射函数,从而快速高效地实现低相干SAR影像对的高精度亚像元级配准。采用ERS-1/2实际数据的配准实验,验证了该方法可以提高低相干SAR像对的干涉图质量,提高二者之间的相干性和控制点的配准精度,改善低相干SAR影像对的配准效果,在一定程度上解决了PS InSAR技术中低相干SAR影像对的配准问题。     

A monitoring protocol for vegetation change on Irish peatland and heath

Amendments to Articles 3.3 and 3.4 of the Kyoto Protocol have meant that detection of vegetation change may now form an interracial part of national soil carbon stocks. In this study multispectral multi-platform satellite data was processed to detect change to the surface vegetation of four peatland sites and one heath in Ireland. Spectral and spatial thresholds were used on difference images between master and slave data in the extraction of temporally invariant targets for multi-platform cross calibration. The Kolmogorov–Smirnov test was used to evaluate any difference in the cumulative probability distributions of the master, slave and calibrated slave data as expressed by the D statistic, with values reduced by an average of 89.7% due to the cross calibration procedure. A change detection model was created which incorporated a spatial threshold of 9 pixels and a standard deviation (SD) spectral threshold. Kappa accuracy values for the five sites ranged from 80 to 97%, showing that 1.5 SD was the optimum spectral threshold for detecting vegetation change. Change detection results showed mean percentage change ranging from 2.11 to 3.28% of total area and cumulative change over the observed time period of between 15.24 and 49.27% of total area.     

稀少控制的多平台星载SAR联合几何定标方法

几何定标采用地面控制点获取距离-多普勒模型中的精确几何参数,用于完成星载SAR影像高精度几何定位。但在广域范围内,特别是高山地区域,控制点极难获取。此外,传统定标方法仅面向单一平台SAR影像,尚不能实现多平台影像的联合几何定标。针对上述问题,本文提出一种基于稀少控制的多平台星载SAR联合几何定标方法。该方法从包含实测控制点的主影像出发,使用点位追踪算法获取主影像与从影像之间的连接点,并以连接点为桥梁逐级完成从影像的几何定标。本文采用京津冀地区南北向分布共计235 km的3景TerraSAR-X、3景TanDEM-X、5景高分三号影像进行联合几何定标试验,仅使用5个控制点即完成了所有影像的几何定标,并利用SF-3050星站差分GNSS接收机采集实测GPS点进行精度评价。结果表明使用稀少控制点定标后的TSX/TDX影像的几何定位精度优于3 m,GF-3影像的几何定位精度优于7.5 m,验证了该方法的有效性和正确性。     

影像一致性优化的视图选取策略

在三维重建中,网格优化通常用于解决密集点云构建的三角网格含有较多噪声且缺少细节的问题。现有的变分优化方法利用完整的影像数据对初始网格进行影像一致性优化,但在一定程度上忽视了影像信息的冗余以及视图的质量对网格优化的影响。对此,本文提出主视图选取与从视图选取策略,以提升网格优化的效率与质量。首先综合影像梯度幅值与轮廓检测,构建马尔科夫随机场,为每个三角面选取主视图;其次根据相应的观测条件为每个主视图选取从视图;然后计算主、从视图间归一化加权的影像一致性;最后利用梯度下降法最小化表面能量函数,实现网格优化。试验在定性和定量上证实了本文方法的有效性,表明本文方法能恢复更多精细细节,且优化的时间更短、精度更高。     

Interpolation-free coregistration and phase-correction of airborne SAR interferograms

This letter discusses the detection and correction of residual motion errors that appear in airborne synthetic aperture radar (SAR) interferograms due to the lack of precision in the navigation system. As it is shown, the effect of this lack of precision is twofold: azimuth registration errors and phase azimuth undulations. Up to now, the correction of the former was carried out by estimating the registration error and interpolating, while the latter was based on the estimation of the phase azimuth undulations to compensate the phase of the computed interferogram. In this letter, a new correction method is proposed, which avoids the interpolation step and corrects at the same time the azimuth phase undulations. Additionally, the spectral diversity technique, used to estimate registration errors, is critically analyzed. Airborne L-band repeat-pass interferometric data of the German Aerospace Center (DLR) experimental airborne SAR is used to validate the method.     

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.     

Geocoding SAR interferograms by least squares adjustment

A geocoding model for Synthetic Aperture Radar (SAR) interferometry based on a least-squares adjustment combining interferometric phase, range, Doppler centroid frequency, flight path and control point data is proposed. The complete mathematical framework for the computation of object space coordinates without approximations is presented. It provides a way to an efficient implementation of the algorithm for geocoding the pixels of an interferogram. The method is preferably applicable to spaceborne dual-pass interferometry, and independent of the orbit configuration. An accuracy analysis of object point positioning is conducted and results of geocoding an ERS tandem interferogram are shown.     

大孔径静态干涉成像光谱仪图像的条纹消除与配准

大孔径静态干涉成像光谱仪获取的图像是叠加了干涉信息的二维图像,点干涉图的获取需要经过全视场的推扫,平台姿态误差会导致提取的干涉图存在误差,进而影响复原光谱准确性,因此,图像配准是干涉图提取的关键。由于图像受到干涉调制作用,导致传统的图像配准方法在应用于LASIS图像配准时配准精度有限。为了减弱干涉条纹对图像配准的影响,本文提出一种利用条纹模板消除LASIS图像条纹,再结合图像频域配准的方法实现LASIS图像的高精度配准。配准结果表明,本方法很好地消除了干涉条纹对配准精度的影响,配准精度可以达到0.029 4个像素,相对于已开展的LASIS图像配准方法,沿轨方向配准精度提高了45.48%,跨轨方向配准精度提高了52.22%,图像旋转精度提高了39.13%。