InSAR相位解缠算法的分析评价

相位解缠是合成孔径雷达干涉测量技术（InSAR）数据处理过程中的关键步骤,相位解缠算法的选取关系到InSAR最终成果数字方程模型（DEM）或者形变量的精度。介绍了相位解缠的基本原理,利用基于路径跟踪、最小范数和网络流思想的8种解缠算法对加拿大魁北克地区合成孔径雷达（SAR）干涉图进行相位解缠,通过不同的评价指标对解缠结果进行了评价比较。实验结果表明：Flynn最小不连续法、最小Lp范数法和Snaphu网络流法具有较好的稳定性和适应性。     

密集残差点区域的解缠算法

针对其他路径跟踪相位解缠算法对密集残差点的干涉图像解缠的不足,提出适用于残差点不同分布的两种路径跟踪相位解缠算法:区域分片连接法和中心扩展搜索法.这两种方法能有效地避免过长的枝切线和残差点的多次连接,既提高了解缠精度,又保留了路径跟踪法在运算速度上的优势.将上述方法应用于ENVISAT-ASAR图像,结果证明了本文方法是一种有效的InSAR处理方法.     

一种UKF与PF相结合的相位解缠算法

针对干涉相位图解缠问题,该文提出一种基于掩膜图的无损卡尔曼滤波与粒子滤波相结合的相位解缠算法,并结合基于AMPM局部相位梯度估计技术快速和精确地从复干涉相位图中获取相位梯度等信息以及最大堆排序算法从高质量像元到低质量像元的路径快速地搜索最佳待解缠像元,减少在路径跟踪过程中所消耗的时间。该文算法不仅可以高效、精确地在相位解缠的同时进行干涉图滤波,降低前置预滤波器的难度与复杂度,甚至可以在解缠高信噪比干涉相位图时免去预滤波的过程,而且在一定程度上能将相位解缠误差限制在低质量像元区域,减少误差传递效应,提高相位解缠的精度,在实测数据和模拟数据实验结果中表明:比现有的传统算法如枝切法等InSAR干涉相位解缠算法有更高的精度和稳健性。     

空间网络对时序InSAR相位解缠的影响——以Delaunay与Dijkstra网络为例EI北大核心CSCD

在时间序列InSAR相位解缠的过程中,相干目标需事先构建空间网络之后再进行模糊度解算。Delaunay三角网是当前时序相位解缠的主流构网方法,但其网络形态易包含高相位梯度的边缘,导致违背相位连续性假设。考虑到目前很少有关于空间网络对解缠影响的研究及相位解缠对InSAR技术测量精度的主导地位,本文在量化分析Delaunay网络对解缠影响的基础上,提出引入图论中的Dijkstra最短路径算法优化Delaunay网络中所有边的相位梯度,进而改善时序相位解缠的精度。本文采用模拟和真实数据对基于Delaunay网络和基于优化网络的相位解缠进行了对比验证。结果表明,本文提出的构网方法能够更好地满足相位连续性假设,减少约33%由解缠误差所导致的不闭合三角环数。较传统研究聚焦解缠方法和目标函数的改进而言,本文研究揭示了空间网络的改善对时间序列相位解缠的重要性。     

基于去噪扩散概率模型的InSAR相位解缠

二维相位解缠是合成孔径雷达(InSAR)中的关键任务之一,传统的相位解缠算法要求干涉相位相邻像元间的相位差位于[-π,π]之间,实际上由于噪声和采样率的因素,解算结果不可避免地产生误差或错误。提出了基于去噪概率扩散模型的InSAR相位解缠算法,利用深度学习中的扩散生成模型(Denoising Diffusion ProbabilisticModels)设计了相位解缠网络DDPU,使用LiCSAR数据以及仿真数据训练网络,在3 000个样本集上评估了相位解缠网络DDPU的质量并与传统相位解缠算法及其他基于深度学习的解缠算法进行对比,结果表明DDPU具有优异的解缠能力以及良好的鲁棒性。     

基于Goldstein枝切法的InSAR干涉相位解缠方法研究进展

相位解缠作为InSAR干涉测量处理中重要步骤之一,对最终获取高精度地面高程信息有重要的影响。Goldstein枝切法作为路径跟踪解缠算法中最经典的算法之一,因快速并且有效地计算理想的分割路径的优点而被广泛应用于InSAR相位解缠中。本文针对算法在残差点密集区域解缠易产生的"孤岛"现象的缺点,从残差点的识别和枝切线设置的改进两大方面对该算法的研究发展现状进行了综述,并对该算法的下一步研究方向进行了展望。     

改进的扩展卡尔曼滤波相位解缠算法北大核心CSCD

针对扩展卡尔曼相位解缠(EKFPU)算法对低信噪比干涉图相位解缠精度不高的缺点,该文提出一种将径向基函数(RBF)神经网络和扩展卡尔曼滤波(EKF)算法相结合的干涉合成孔径雷达(InSAR)相位解缠算法。利用RBF神经网络的自适应调整能力和非线性拟合能力对EKF的结果进行调整、补偿,得到高精度的相位解缠结果;结合路径跟踪策略,利用质量图去引导EKF相位解缠,避免穿过误差较大的区域,进一步提高解缠的精度。通过对模拟数据和实测数据的仿真实验,验证了该算法的有效性。     

质量图引导的相位解缠在不同地形的对比分析

质量图引导的相位解缠算法是一种路径跟踪的算法,本文在三种经典相位质量图分析基础上,分别应用不同质量图引导的相位解缠算法对陡峭地形和平坦地形条件下的InSAR数据进行相位解缠实验,实验结果表明,对于地形陡峭的数据选取相位导数方差得到的结果最可靠,而地形平坦数据选取伪相干系数图能够得到较为精确的结果.     

粒子-平滑变结构滤波相位解缠算法

为了有效提升干涉图相位解缠精度,提出粒子-平滑变结构滤波相位解缠算法：(1)把融入残差因子的平滑变结构滤波算法应用于干涉图相位解缠,结合局部相位梯度估计技术,构建粒子-平滑变结构滤波相位解缠程序;(2)把干涉图相位微分偏差图作为质量图,嵌入堆排序路径跟踪策略指导相位解缠路径;(3)利用归一化的干涉图相位微分偏差图把干涉图划分为3个不同质量层级的缠绕像元集,粒子-平滑变结构滤波相位解缠程序沿第1质量层级→第2质量层级→第3质量层级的顺序依次解缠干涉图缠绕像元,获得干涉图所有缠绕像元的解缠相位值。模拟和实测数据实验结果表明与一些代表性算法相比,上述方法能较好地执行干涉图相位解缠任务,显现了较好的鲁棒性,有效提升了干涉图相位解缠精度。     

结合滤波算法的不敏卡尔曼滤波器相位解缠方法

提出结合预滤波算法的不敏卡尔曼滤波（UKF）相位解缠方法。该方法把UKF、传统路径跟踪策略、全方位的局部相位梯度估计技术以及小窗口干涉图预滤波算法有效结合起来,能在相位解缠的同时进行干涉相位噪声抑制,既不受相位残差点影响,又避免了传统方法在相位解缠之前须尽可能滤除干涉图中相位噪声的不足。模拟和实测数据实验结果验证了本文方法的有效性,且与扩展卡尔曼滤波相位解缠算法（EKFPU）以及传统方法相比具有较高的精度。     

基于修正嵌入式容积卡尔曼滤波的相位展开算法

针对干涉图展开问题,将Levenberg-Marquardt方法修正后的嵌入式容积卡尔曼滤波器应用于缠绕相位图像的展开中,结合基于修正矩阵束模型的局部相位梯度估计算法以及量化跟踪策略,提出一种基于修正嵌入式容积卡尔曼滤波的相位展开算法。该算法不仅可以精确和快速地展开缠绕像元,还可以在展开缠绕像元的同时抑制相位噪声,降低前置预滤波器的难度与复杂度,甚至可以在处理受噪声污染不严重的干涉图时免去前置预滤波处理步骤。试验结果表明本文算法具有较高的效率和良好的稳键性。     

InSAR图像相位解缠的最小费用流法及其改进算法研究

最小费用流法是基于网络流的相位解缠方法,解决了许多解缠方法无法消除相位噪声对高相干区域影响的问题,在此基础上,本文针对该方法解缠时速度较慢和对计算机性能要求较高的缺点而提出改进算法,即将干涉图像分为若干子区域分别进行处理,再利用基于Contourlet变换的超小波方法进行融合处理,最后用算例进行了验证,结果表明最小费用流法及其改进算法是一个较好的解缠方法。     

中国余数定理在双基线InSAR相位解缠中的应用

介绍了利用中国余数定理求解同余方程组的基本公式,并将中国余数定理引入到双基线InSAR相位解缠中。构造了关于干涉相位模糊数的同余方程组,设计了基于中国余数定理的双基线InSAR相位解缠方法,扩展了相位解缠的非模糊区间,为解决干涉相位欠采样区域的相位解缠难题奠定了基础。利用不同地区的多套DEM仿真的双基线InSAR干涉图进行了相位解缠实验,得到了满意的解缠结果,验证了该方法在干涉相位欠采样等区域的解缠能力。     

非递归最小不连续相位解缠算法及其优化方法

提出了一种非递归最小不连续相位解缠算法,并对其解缠效率进行了优化。在深入分析最小不连续算法的基础上,采用栈来保存生长边添加过程和消圈过程中的中间数据,实现了非递归最小不连续相位解缠算法。然后将其与量化质量引导相位解缠算法相结合,通过限制优化区域加速算法收敛。对InSAR（interferometric synthetic aperture radar）和InSAS（interferometric synthetic synthetic aperture sonar）干涉相位图的解缠试验结果表明:本文方法在保持相位解缠精度的同时,极大提高了相位解缠效率。     

基于间断自适应MRF的相位解缠算法

合成孔径干涉雷达（InSAR）技术已被广泛应用于地面高程信息的获取。相位解缠作为其关键步骤直接关系到地表高程的提取精度。然而,相位解缠受相位连续性假设的限制无法识别间断相位,影响在陡峭地形区域的高程反演精度。针对上述问题,本文提出了一种基于间断自适应马尔可夫随机场模型（DA-MRF）的相位解缠算法处理间断相位。首先构建DA-MRF模型的能量函数能够自适应地在连续相位处保持像素连接,同时在间断相位处阻断像素连接;然后再利用图割算法优化能量函数,完成相位解缠。仿真和实测数据试验证明,本文方法与常用的相位解缠算法相比,具有更强的间断相位保持能力,更适用于地形变化剧烈场景中的地形重建。     

三维激光扫描数据辅助 GBInSAR 相位解缠方法研究

受到周边环境、噪声等因素的影响,GBInSAR影像的干涉相位常出现解缠失真的现象。针对传统解缠算法的不足,利用三维激光扫描数据辅助网络规划解缠算法的方法,对GBInSAR影像数据进行解缠,并结合斜坡实例数据对其进行验证,最终通过评价指标对其解缠结果进行定量分析。结果表明,三维激光扫描数据辅助网络规划解缠算法可以降低不连续点数目和ε值,较好地提高GBInSAR的解缠精度,为GBInSAR的推广应用提供参考。     

InSAR生成DEM中WRF大气校正

利用星载重复轨道合成孔径雷达干涉测量InSAR技术获取数字高程模型(DEM),无法避免大气延迟效应的影响。InSAR大气校正的方法很多,但在DEM获取方面的大气校正研究却非常少见。本文研究星载重轨InSAR生产DEM时利用大气数值模式WRF(Weather Research and Forecasting model)得到的水汽结果进行大气校正的问题,重点讨论大气校正的策略,包括WRF模式设置和大气校正时机的选择,简要介绍了基于WRF运算结果的大气校正方法。利用Terra SAR-X数据进行实验,检验了所提出方法的有效性,证明了在干涉相位解缠前进行大气校正,比在相位解缠后进行的效果更好。将所提出方法应用于多基线、多波段InSAR干涉结果融合中,实验结果表明大气校正能够有效降低误差,对于相干性较高的地区效果更好。