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。     

基于相干曲面移动拟合的SAR影像高精度配准方法

本文采用斜距-多普勒模型与卫星轨道状态矢量探查影像粗配准点,以粗配准像素中心及其邻域相干系数阵列拟合相干曲面,通过快速求解二元连续相干函数的极值点作为影像精细配准位置,建立主从影像同名像素的坐标映射转换模型。实验分别以我国东部平原地区的ERS SAR影像和西部龙门山地区的ALOS PALSAR影像为例,进行InSAR影像配准与干涉计算,结果表明,SAR影像配准后的相干性提高约5%。     

基于特征提取的光学影像和SAR影像自动配准

针对现有的配准方法用于多光谱影像与SAR遥感影像配准时,存在受SAR图像斑纹噪声影像大、手工选取配准控制点精度低、利用图像景物特征配准时获取区域和边沿困难等问题,以SPOT5影像与RADARSATSAR影像配准进行实验,提出了一种利用改进的SIFT在提取的特征图像上寻找匹配点进行粗配准,然后利用交叉累积剩余熵作为相似性测度结合原始影像信息寻找光学特征图像的角点在SAR影像上的匹配点并进行精配准的方法,配准精度达到了子像素级水平。实验结果表明该方法对多源遥感影像有很强的适应性,配准精度高。     

基于粗DEM的立体SAR像对配准

影像配准是雷达立体摄影测量技术获取数字高程模型的一个关键步骤,也是一大难点。为了能够自动而又稳健地获取高精度的立体SAR像对配准结果,文中设计一种基于粗DEM、距离多普勒SAR构像模型和基于区域逐级窗口的立体SAR像对配准方法。该方法采用距离多普勒SAR成像模型和粗DEM获取像素级的粗略配准结果。在此基础上,采用基于区域的逐级窗口配准方法获取高精度的配准结果。文中最后利用立体SAR像对进行实验研究。实验结果表明,设计的立体像对配准方法可行,其配准精度可以达到子像素级,距离向为0.3像素左右,方位向为0.1像素左右,完全能够满足雷达立体测图的要求,而且该方法还具有很好的稳健性。     

一种适用于山地的SAR影像配准方法

针对山地SAR影像配准难题,提出一种适用于山地的SAR影像配准方法。首先根据DEM数据采用距离-多普勒模型和经验公式生成模拟SAR影像,并创建与DEM地理坐标相一致的查找表;然后将与向量场一致性的点集匹配算法用于模拟SAR影像和真实SAR影像的匹配,间接获取真实SAR影像的特征点;最终实现山地地形SAR影像的精确配准。实验分别采用同一传感器和不同传感器的山地SAR影像数据进行验证。结果表明,该方法的配准精度比传统SAR影像配准方法有明显提高,能够有效解决山地SAR影像配准问题。     

一种模拟纠正影像的SAR立体影像匹配方法

针对常规SAR影像匹配方法在地形起伏较大区域无法获取理想的SAR立体影像匹配结果的问题,该文提出了一种基于模拟纠正影像的SAR立体影像匹配方法。利用观测区域粗分辨率DEM进行SAR影像模拟,进而获取几何纠正SAR影像,在几何纠正SAR影像上实现影像匹配,等效于常规基于灰度影像匹配中进行的影像粗配准工作,并且相比于常规粗配准,该等效粗配准过程能够均衡地顾及到整幅影像的像元,最终实现了地形起伏较大区域的高精度SAR立体影像匹配。采用COSMO-Skyped影像数据进行了实验,实验结果表明,匹配精度达到了3个像素左右,比常规的基于灰度影像匹配方法有较大提高,能够有效解决地形起伏较大区域SAR立体影像匹配问题。     

基于MSER的SAR影像配准算法

研究了一种基于最大稳定极值区域（MSER）的SAR影像配准方法。该方法首先利用MSER算法提取影像上的特征区域,并对提取的特征区域进行椭圆拟合;然后对椭圆拟合后的特征区域分别进行归一化、SIFT描述子描述及匹配。选取实际的SAR影像进行配准试验,并将本文方法与SIFT算法得出的结果进行比较,结果表明：本文算法匹配精度可以达到像素级配准精度,即满足影像配准精度要求,匹配速度优于SIFT算法。     

基于AutoSync的快速影像配准研究

提出了一种基于AutoSync的快速影像配准方法,该方法采用影像子像元级的特征点自动匹配,能够高效快速精确地完成影像的纠正配准与接边。通过某市城区多张航片的纠正配准实例阐述了该方法的流程、性能优势和注意事项。说明了该方法能够极大地降低繁琐易错的人工选点工作量,提高影像配准的工作效率和配准精度,对影像间配准的自动化和批量化处理都有着重要的意义。     

混合三角网极化干涉SAR影像配准

以常用SAR影像三步配准法为基础,针对国产机载X波段极化干涉SAR影像的变形特点,提出了一种分块格网与三角网相结合的极化干涉SAR配准方法。首先,在影像分块的基础上利用最大-次大相干系数识别不可靠点;再用三角网限制配准误差传播;最后,进行配准模型系数求解。实验结果表明,所提出的改进方法相比于普通方法,提高了极化干涉SAR影像的配准精度,有效地改善了主辅影像的干涉质量,适用于新型国产机载极化干涉SAR数据的后处理。     

基于迪杰斯特拉算法的哨兵卫星TOPS模式时序影像精配准

目前,哨兵卫星被广泛应用于监测地表形变,然而其默认成像模式TOPS(terrain observation with progressive scanning)受粗配准的精度限制,方位向的频谱混叠会导致重叠观测区域出现相位跳变,需要通过精配准进行纠正。多数开源软件都采用几何配准和增强谱分集结合的方式对哨兵影像进行精配准。增强谱分集的精度通常受到时间去相干、几何去相干和方位向形变等诸多因素的影响,但其直接影响因素是相干性,研究了增强谱分集的精度与相干性的关系。同时,为了提高时序影像的配准精度,提出在精确估计相干性的基础上提取高相干点用于增强谱分集,并应用迪杰斯特拉最短路径算法生成最优配准像对,完成时序像对的精配准。利用传统的单主影像增强谱分集和目前精度最高的序贯网络增强谱分集(network-based enhanced spectral diversity,NESD)对所提出的方法进行了精度验证。实验证明,所提方法能够达到对哨兵影像进行有效精配准的目的,并且弥补了NESD方法的不足。     

一种基于空间虚拟场景的森林冠层雷达相干散射模型

建立了一种基于分形树和森林动态生长模型的森林冠层雷达相干散射模型.和非相干散射模型相比,相干散射模型不仅考虑了每个散射体的空间位置信息,还保留了后向散射信号中的相位信息.利用已建立的模型模拟了大兴安岭常青林场某一区域白桦纯林的雷达后向散射信号,验证结果说明模型是可靠的,是可以用来反演森林的几何结构和生物物理参数的.     

玉米作物极化SAR数据模拟

通过重点研究玉米叶子的空间位置、指向角分布,分析玉米作物的结构特点,建立玉米的三维结构模型和场景,发展针对玉米作物的极化合成孔径雷达(synthetic apertureradar,SAR)数据模拟方法。利用该模拟方法和实地获取的玉米参数模拟极化SAR数据,通过与散射计实地测量的多极化、多角度后向散射系数进行对比,表明该模拟方法能够有效的模拟玉米作物的后向散射系数;通过分析模拟极化SAR数据获得的HH-VV、HH-HV、VH-VV之间的相位差,表明该模拟方法能够有效的模拟玉米作物散射的相位信息;通过分析模拟数据的极化响应图和Cloude H-α分类图,从散射类型角度验证了模拟极化SAR数据的有效性。     

利用时序DInSAR监测填海造陆地区地表沉降

通过研究时序DInSAR相位模型,利用振幅离差、时间相干系数和统计分析多重方法提取了相干点目标,并根据不同相位分量的时空特性分离出形变相位,继而提取出相干点目标上的沉降速率。以上海市临港新城主城区为实验区,利用24景Envisat ASAR影像,得到了2007-10～2010-02间的沉降速率分布,并分析了冲填土年代对沉降的影响。     

基于最大似然的GPS转发式干扰信号估计方法

估计GPS接收机的转发式干扰,对抗干扰研究具有重要意义。利用多径估计理论,提出了一种新的基于最大似然估计的GPS转发式干扰信号估计技术。阐述了转发式干扰的原理,建立了GPS接收机对转发式干扰信号相干积分累加的数学模型,推导了转发式干扰最大似然估计的计算公式。仿真实验表明：该技术可以在有色噪声条件下,对多个转发式信号进行较精确的估计。     

基于相干目标的干涉图叠加方法监测天津地区地面沉降

利用ENVISAT ASAR数据,采用基于相干目标的干涉图叠加方法,对天津地区的地面沉降现象进行了DInSAR监测试验.差分干涉处理采用"两轨法",使用校正了高程异常的SRTM DEM数据消除高程相位.以相干系数为标准选取了相干目标,解缠过程中运用了Delaunay三角剖分和权重最小费用流算法.本文获得的季度平均沉降速率图有效揭示了试验区地面沉降的空间展布及相对形变量,但其获得的绝对形变量尚需地面实测数据校验.     

极化干涉SAR相干最优理论及其验证分析

极化干涉SAR树高反演是当前SAR研究领域的一个重要方向。相干最优化是在各种散射机制中寻求最优的散射机制,对于极化干涉SAR,它不仅可以改善不同极化通道之间的相干系数,还能改善地物分类和垂直结构参数估计。首先详细分析极化干涉SAR反演树高的相干最优化理论基础,然后利用仿真数据从不同极化通道对线极化、Pauli基极化和最优极化进行了试验,从定性和定量进行对比分析,研究结果进一步验证相干最优分解方法可以提高干涉相干系数,并获得更好的干涉图,从而有利于提高树高反演的精度。     

地表形变监测的改进相干目标法

如何从雷达干涉时间序列影像中获取更全面的相干目标集合,进行变形时间序列分析是当前研究的难点和热点。本文提出了改进的相干目标法,可获取更为全面且可信度高的相干目标集合,进而提高地表形变监测的时空分辨率和精度。根据雷达影像中同类型地物散射分布相近的特点,采用非参数同分布检验算法提取后向散射特性相近的同质点开展空间非局部滤波,提高干涉图的质量。与此同时,利用多尺度的极大似然条纹频率估计算法分离差分干涉图中的系统性相位,并基于同质点进行自适应相干性估计,获取相干性的平稳估计量,从而获取更多的相干点目标。利用20景TerraSAR-X条带模式时间序列影像,分别利用传统的及改进后的相干目标法对香港填海区域地表形变信息进行时序分析。对试验数据的分析结果表明,本文提出的改进方法在具有稀疏植被的填海区可有效增加相干目标点的提取,得到更为可信的沉降结果。     

GPS弱信号捕获算法研究

随着GNSS的广泛应用,许多新技术和新领域对GNSS弱信号捕获提出了新要求,其关键技术之一就是弱信号捕获跟踪算法的实现。在相干积分和非相干积分的基础上,通过相位补偿和时延修正、奇偶分路等方法,可以在盲搜索中捕获到比正常信号低25dB的弱信号,实现了对粗捕到的弱信号进行载波频率精化,并分别利用仿真数据和实测数据验证了算法的正确性。此外,分析了信号相位翻转对信号捕获的影响,对GNSS弱信号应用领域具有重要的参考价值。     

改进小基线集技术的GB-InSAR铁路边坡监测

针对传统小基线集技术形变模型和高相干点识别存在的问题,该文利用基于三重指数串行的目标识别技术选取高相干点,同时提出一种不同于传统奇异值分解的时间序列分析算法。利用振幅离差指数、相干系数均值与强度值三重阈值串行的方案进行高相干点选取;通过阈值合理设定,不仅提高了监测结果的点位分布,也剔除了误选的点,保证了所选高相干点的质量;采用一种符合铁路边坡形变规律的线性模型作为约束条件,解决了时序分析过程中法方程秩亏的问题,并利用最小二乘反演得到了研究区域时间序列形变。实验表明,此方法提高了形变结果的精度和可靠性,证明了SBAS-InSAR技术在铁路边坡形变监测上具有良好的发展前景。     

一种改进的GNSS／INS非相干深组合导航

针对GNSS／INS非相干深组合导航中通道滤波器状态模型中信号幅值估测不准而导致跟踪环路观测噪声较大的问题,提出了一种改进的GNSS／INS非相干深组合导航方法。该方法通过去除通道滤波器中信号幅值状态变量,增加载波相位变化率加速度误差,重新设计了通道滤波器数学模型。仿真结果表明：相比于传统的非相干深组合导航方法,这种滤波器的跟踪性能与导航精度有了进一步提高。