干涉测量--xl.ppt

合成孔径雷达干涉测量 主要内容 一干涉测量原理 干涉的原理 只有两列光波的频率相同 相位差恒定 振动方向一致的相干光源 才能产生光的干涉 干涉的原理 干涉测量技术 干涉测量系统使用两个雷达天线 天线之间相隔一段距离 天线位于同一个平台上或者数据由同一个天线在不同的位置得到 通过测量同一地物两个回波的精确相位就可以得到天线到目标的精确距离 精度跟波长相关 如果知道天线相对于地表的位置就可以进行定位 对三角形 S1 S2 Z 应用余弦定理 根据几何关系 显然有 根据 1 2 计算得到相位 代入 3 有 根据相位的周期性 1 干涉测量分类 InSAR工作方式 距离向干涉测量 Across trackInterfereometry XTI 方位向干涉测量 Along trackInterfereometry ATI 重轨干涉测量 Repeat trackInterfereometry RTI 前两种主要用于机载SAR干涉测量 后一种用于星载SAR干涉测量 卫星不受大气影响 轨道和姿态稳定 为重轨干涉测量提供了较好的条件 形成干涉的条件 地面物体两次观测期间没有发生变化具有稳定的观测几何关系 即飞行姿态稳定SAR数据处理器能在做了运动补偿的信号中保留好内在的相位信息 对于星载数据来说 第一条比较难满足 特别是采用重轨干涉测量的工作模式 去相关一方面会造成同名点搜索困难 另一方面相位差有时会失真 二 INSAR技术流程 干涉数据的选择 数据流程 流程控制 单视复数影像配准 配准处理将来自同一个目标区域的两幅或者多幅影像在空间位置上最佳地套合起来 通常将一幅影像作为主影像 参考影像 另一幅影像作为从影像 匹配影像 从影像相对于主影像进行配准 干涉图生成 主 从影像共轭相乘计算相位差 得到干涉图 INSAR应用中对垂直基线分量的要求 基线估计方法 利用星历参数进行估计利用控制点进行估计利用干涉条纹进行傅立叶分析进行估计ERS提供精确轨道参数 构成基线参数表 可从网上下载 平地效应 平地造成的相位差 去平地效应 参考相位的计算 高程相位差 相位差 参考相位 去平地效应 去噪 相位解缠 从干涉图中得到的相位差实际上只是主值 其取值范围在一个周期内 要得到真实的相位差必须在这个值的基础上加上或者减去周期的整数倍 这个过程称为 相位解缠 计算高程 根据相位差计算高程 实际的转换模型更加复杂一些 地理编码 生成的DEM仍在影像坐标系下 地理编码是一个几何校正 将其投影到其他坐标系下的过程 三 INSAR数据处理关键算法 不同 复数影像使用相干性 coherence 来衡量影像之间的相干程度 配准算法 配准算法的基本原理 输入影像 参考影像 确定控制点 几何变换模型 输入影像重采样 配准影像输出 配准方法的分类 根据控制点搜索方法的差异 配准方法分类如下 干涉图生成 采样频率和过采样 采样频率和过采样 去平地效应 去平地效应 相位解缠 问题的提出 恢复干涉相位图中的相位主周期 相位解缠 前提 问题 相位解缠是无解的 算法 影像的绝大多数部分必须满足Nyquist标准 假设 二维相位解缠 对于一个给定的缠绕相位场 如果它是连续的 那么相位解缠是与路径无关的积分 一个一般的结论 解决办法 找出相位不一致的地方 选择适当的积分路径 发展基于某个最小化准则的算法来估计相位 或者 相位的不一致 残数 residue 0 1 0 2 0 4 0 1 0 2 0 4 0 1 0 2 0 4 1 2 3 4 1 0 1 2 0 3 0 1 4 0 0 1 0 2 0 4 0 1 0 1 0 3 0 2 0 2 0 3 1 2 3 4 1 0 2 2 0 3 3 0 2 4 0 3 枝切法 思想 用枝切线 branchcut 将符号相反的残数点连接起来 使这一区域的残数正好相互抵消 只要积分路径不经过这些切线就可以进行解缠了 确认残数点 扫描相位域 找到下一个残数点A 从A开始 由近及远搜索周围象素 找到另一个残数点B 如果残数值之和不为0 继续寻找其他残数点 残数为0 完成该树生长 最小二乘算法 在最小二乘意义下 寻找使展开相位梯度与缠绕相位梯度整体偏差最小的解 网络流算法 基于统计耗费的网络流算法 它是对网络流算法的一种改进 提出了一个 耗费函数 的概念 极大验后估计利用已知的缠绕相位值 图像强度和干涉图的相干性等信息 构造解缠相位的概率密度函数 使其条件概率最大 对于残差密集的地区 动态取消法 DCC 的使用使得解缠结果更加稳定 克服了孤岛问题 在处理大数据量图像时 提出一种瓦片算法 将一张图像分成多个区域分别处理 然后进行融合 统计耗费网络流 枝切法 几种方法之间的比较 优点 缺点 枝切法 最小二乘法 网络流方法 速度快 内存小 相干性较好部分准确性高 相干性较差的话容易形成孤岛 解较为平滑 不会出现孤岛现象 误差扩散到整幅影像 方程结算效率低下 目前最为准确的一种算法 效率有待进一步提高 四 INSAR技术的应用 地质 地形测量 地面常规测量方法摄影测量方法 航空 航天LIDAR 激光扫描成像 最适合于城市雷达测量方法 雷达干涉测量雷达立体