长空间基线干涉对辅助的时序InSAR岛礁沉降监测

针对岛礁沉降监测中DEM现势性差、数据不完整等因素造成干涉处理困难的问题,设计了一种利用长空间基线干涉对生成DEM辅助时序InSAR处理的岛礁沉降监测方案。该方案选取空间基线较长且干涉质量良好的干涉对提取相对完整、精确的岛礁区域DEM,并利用该DEM仿真时序干涉处理中所需的地形相位,从而获取差分干涉图,实现精确、稳健的岛礁沉降监测。利用2020年04～09月覆盖某岛礁的12景TanDEM-X影像进行了沉降监测试验,在利用长空间基线像对获取DEM的基础上,得到了试验区沉降速率和沉降量分布图,验证了本方案的可行性和有效性。     

一种采用基础矩阵描述的核线影像生成方法

设计了一种采用基础矩阵的立体像对核线影像制作方法,由基础矩阵来描述影像间的相对方位关系,避免了相对定向过程中复杂的迭代过程。通过稀疏匹配获取高精度的同名点,由基础矩阵确定每组同名点对应的同名核线,根据核线必相交于核点的原理,采用最小二乘法确定左右影像的核点坐标;然后根据核点坐标完成影像间核线的快速映射,沿核线方向采用双线性内插法进行核线重采样,完成核线影像制作。采用多组影像进行核线影像制作实验,对生成的核线影像进行同名特征点提取与匹配,结果表明采用该方法制作的核线影像上下视差较小,验证了方法的有效性。     

相同侧视方向异轨SAR图像差异化约束连接点提取

为了实现SAR图像区域网平差时连接点的自动稳健提取,面向相同侧视方向、近似平行轨道的异轨SAR图像,针对其方位向相对几何畸变较小、距离向相对几何畸变较大的特点,提出一种采用差异化约束的SAR图像连接点提取方法。该方法在构建SAR图像影像金字塔的基础上,采用增大方位向边长的长方形匹配窗口由金字塔顶层向下逐层进行相关系数匹配,利用方位向强约束、距离向弱约束的差异化随机采样一致性算法剔除误匹配点,并利用方位向全局双线性变换模型与距离向局部双线性变换模型进行下层金字塔影像的匹配点位预测。采用Envisat ASAR图像和国产机载SAR图像分别进行了连接点提取试验,验证了本文方法的有效性。     

基于Hough变换的DInSAR环状地表形变区自动提取

针对当前DInSAR地表形变区检测依赖于人工的现状,提出基于Hough变换的环状地表形变区自动提取方法。该方法在外部DEM的辅助下,由干涉数据获取去地形效应的差分干涉图,在对差分干涉图进行边缘提取的基础上,利用Hough变换实现环状地表形变区的自动提取。采用青海门源震区Sentinel-1A数据和山东济宁矿区ALOS PALSAR数据分别进行环状地表形变区自动提取实验,验证了本文方法的有效性。     

双膜式光纤Bragg光栅土压力传感器的研究

采用双膜油腔结构研制了一种双膜式光纤Bragg光栅土压力传感器,偏压试验表明,此土压力传感器有效改善了与土压力传感器接触部分土压力分布不均的问题。在土压力的作用下,一次膜片变形产生的压力经传压油传递给二次膜片,传压杆与等强度悬臂梁刚性连接,二次膜片中心发生的挠度变化推动传压杆,使等强度悬臂梁的自由端发生同样大小的挠度变化。通过检测粘贴于等强度悬臂梁表面中心轴线上的光纤Bragg光栅的波长移位可获得土压力。载荷试验表明,传感器的灵敏度为 412.7 pm/MPa,非线性误差为1.97%FS,重复性误差为3.68%FS。     

机载SAR影像定向中像点粗差的拟准检定方法

结合距离-多普勒模型,推导了SAR(synthetic aperture radar)影像定向中像点坐标粗差对误差方程的影响,分析了像点坐标粗差探测的必要性和难点;依据粗差的拟准检定法,针对SAR影像定向中的像点坐标粗差检定问题,设计了具体的解算流程和策略,首次将粗差的拟准检定法运用到机载SAR影像定向中。并分别利用模拟和实测数据进行了系统性的实验,结果表明,该方法不仅能够准确探测出多个粗差的位置,而且能够估计出粗差的大小。与SAR影像定向通常采用的最小二乘方法相比,该方法能够明显提高SAR影像定向参数的解算精度以及后续的立体定位精度,对于修复受粗差影响的SAR影像数据具有重要意义。     

基于史赖伯规则的机载InSAR区域网平差

采用区域网平差的方法进行合成孔径雷达干涉测量（interferometric synthetic aperture radar,InSAR）干涉参数定标,是减小大区域、多个干涉像对重叠处反演高程差异的有效方法。为了提高InSAR区域网平差的答解效能,设计一种利用史赖伯规则的机载InSAR区域网平差干涉参数定标方法。该方法利用史赖伯规则,由连接点误差方程式构建等效误差方程式,可有效减小法方程系数矩阵大小,降低对计算机配置的要求,提高平差的答解效能。采用我国机载双天线InSAR数据进行干涉参数定标试验,改化前后两种方案,干涉参数定标结果没有明显变化,改化后的平差耗时均值减小了,验证了利用史赖伯规则的机载InSAR区域网平差干涉参数定标的正确性和有效性。     

方差分量估计在机载InSAR区域网平差中的应用

基于验后方差分量估计的思想,针对观测值中各类观测分量的方差难以直接估计的问题,研究了机载InSAR区域网平差干涉参数定标权值确定理论,设计了利用Helmert方差分量估计扩展模型的机载InSAR区域网平差干涉参数定标权值确定方法。采用我国机载双天线InSAR数据进行相关试验,表明验后估计定权能合理地顾及DEM的生成精度和拼接精度。     

通道剪枝与知识蒸馏相结合的轻量化SAR目标检测

轻量化SAR目标检测方法对快速检测SAR影像中的地物目标具有重要意义。针对轻量化检测方法精度不高的问题,设计了一种通道剪枝与知识蒸馏相结合的轻量化SAR目标检测方法。该方法通过对复杂网络中批归一化层的缩放因子γ进行稀疏化训练,判别对应特征通道的重要程度,进而裁剪次要通道,并在微调训练后将其作为教师网络,构造知识蒸馏框架指导轻量模型训练,提高轻量模型的检测精度。采用YOLOv5-6.1算法搭建了检测框架,并在重组的MSAR和SSDD多类目标数据集上进行了训练和检测试验,结果表明该方法能够在保持模型体积仅3.73 MB的轻量化条件下,提升SAR目标检测精度,验证了本文方法的有效性。     

一种无人机热红外与可见光影像匹配方法

针对异源无人机影像视角、分辨率、灰度值差异大的特点,提出一种基于语义深度局部特征的无人机热红外与可见光影像匹配方法。该方法首先利用全卷积神经网络和注意力机制提取具有语义信息的深度局部特征;其次以多通道特征图作为描述符进行kd-tree匹配;最后将向量场一致性VFC(Vector Field Consensus)和随机采样一致性RANSAC(Random Sample Consensus)相结合(VFC-RANSAC)进行误匹配剔除,从而实现无人机热红外与可见光影像的稳健匹配。匹配试验表明,与SIFT、KAZE等提取的人工特征相比,深度特征可以抵抗更大的影像几何和辐射差异;与RANSAC相比,VFC-RANSAC能够更有效地剔除外点,获得更高的正确匹配率和匹配精度。