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《南京航空航天大学》 2002年
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InSAR成像算法研究

郭春生  
【摘要】: 本文在国家自然基金资助下,对干涉合成孔径雷达(InSAR)成像处理进行了研究,提出了一些新的实用算法。对于成像处理中的各环节,从多角度多方面给予阐述。文中几乎所有的算法都给出了真实数据或仿真数据的处理结果,以比较各种处理算法的优缺点。 本文中各章节基本上是按照InSAR成像处理的完整流程顺序进行安排。 在第一章中,阐述了InSAR成像技术的特点以及一些成功的应用,回顾了InSAR技术的发展历史,分析了目前的现状,展望了未来的发展方向,并对本文的主要研究内容加以概述。 在第二章中,首先对合成孔径雷达(SAR)成像的基本原理和实际问题作概括性的叙述。然后分析了InSAR成像的几何关系,将干涉相位值分成固定项、线性项和与高度值的对应项三部分,建立了干涉相位值与地形高度之间的近似转换关系。最后针对一个具体的SAR处理系统,分析了由其构成的InSAR系统的成像能力。计算了系统基线、雷达天线高度和干涉相位等的测量精度对数字地形高度图(DEM)精度的影响,给出了地面距离分辨单元与干涉距离差分辨单元,以及地面距离分辨单元与地形高度分辨单元之间的制约关系对InSAR成像区的限定。 在第三章中,首先解释了空间解相关的概念。针对目前使用的空间解相关系数表达式并未考虑InSAR图像对的距离向频谱加权(以下简称信号加权),分析了空间解相关系数与信号加权的相互关系,推导出了空间解相关系数与信号加权函数之间的关系式。据此讨论了在距离向预滤波处理中,不同信号加权函数对滤波效果的影响。提出了采用InSAR图像对干涉图的距离向频谱的等效带宽,来判断是否需要对InSAR图像对作固定带宽的距离向预滤波处理。然后对各种空间解相关滤波算法(包括固定带宽预滤波、自适应移频滤波、重采样预滤波、分区域预滤波和空变维纳预滤波)的原理进行了分析和比较,并给出了真实数据的处理结果。最后重点介绍了InSAR图像对的精配准方法(包括最大谱配准法和基于信号对谱差异配准法),并结合基于图像对谱差异的配准法和基于尺度变换的配准法,提出了一种机载双天线InSAR系统的快速配准算法。 在第四章中,主要讨论了干涉相位图的滤波问题,包括基于相位差分(PD)算子的滤波算法、基于各向异性的滤波算法、分层形态学滤波算法和小波皱缩滤波算法等。其中提出的基于PD算子的滤波算法,使用PD算子估计干涉图大数据块的相位多项式模型系数,来提高算法对低信噪比数据的处理能力,并对滤波后的干涉图作加权处理来削弱马赛克效应。提出的分层形态学干涉相位图滤波算法,与Candeias形态学干涉相位图滤波算法相比较,不仅具有Candeias形态学滤波算法的特点,且处理速度 郭春生:InSAR成像算法研究 更快,并能够在一定程度上实现相位信号的重构。将基于各向异性扩散方程的滤波算 法引入到干涉相位图滤波处理中时,发现当选用指数型的调整函数,且参数在 D.2,0.3]范围内时,算法的滤波效果最好。直接使用小波皱缩去噪算法对干涉相 位图进行处理,效果并不明显,通过对一类小波皱缩去噪算法进行修改后,取得了非 常满意的效果。 在第五章中,主要研究了干涉相位图的相位展开问题。首先讨论分支阻断相位展 开法的原理以及基于Hungarian算法的具体实现,分析了不加权、加权和基于各向异 性扩散方程的最小二乘相位展开法。然后阐述了最小成本网络流相位展开法的基本原 理,针对最小成本网络流相位展开法对大数据块处理困难的问题,讨论了两种分块处 理的算法(启发式块合并法和最小成本网络流块合并法),并介绍了基于相位残差发 生概率来确定最小成本网络流权系数的方法。最后提出了一种结合边沿提取和贝叶斯 网推理的区域增长相位展开法,其计算量较小,与区域增长相位展开法的计算量相当, 而展开结果的质量很高,与最小成本网络流相位展开法的展开结果相当。 在第六章中,首先对DEM生成算法的发展进行了回顾;然后介绍了四种典型的实 用DEM生成算法:线性近似的DEM生成法、基于高度到相位逆变换的DEM生成法、基于 最小二乘基线调整的迭代DEM生成法和闭式解的迭代DEM生成法。其中线性近似的DEM 生成法,建立在第二章中干涉相位值与地形高度之间的近似关系之上,能够简单快速 的生成DEM,特别在机载 InSAR成像中,由于地表面可以看作是水平面,该算法是十分 有用的。 最后在本文的结束语中,对文中独创性的工作和重要的结论进行了总结,并指出 了本文研究工作的一些不足之处。
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TN957.52

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 王青松;星载干涉合成孔径雷达高效高精度处理技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
2 伏思华;电子散斑与合成孔径雷达干涉测量中的等值线相关干涉法[D];国防科学技术大学;2006年
3 楼良盛;基于卫星编队InSAR数据处理技术[D];解放军信息工程大学;2007年
4 孙造宇;星载分布式InSAR信号仿真与处理研究[D];国防科学技术大学;2007年
5 顾翔;雷达成像的电磁场仿真与超分辨成像算法研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2009年
6 张会战;路径跟踪法相位解缠算法的研究[D];山东科技大学;2008年
7 蔡斌;分布式星载InSAR与SAR-GMTI信号处理研究[D];国防科学技术大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前9条
1 张宏举;一种改进的各向异性扩散模型去噪方法[D];昆明理工大学;2010年
2 王伟;多频率InSAR高程信息重建算法研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
3 黄顺东;基于单脉冲窄带雷达ISAR多目标成像研究[D];南京理工大学;2008年
4 张振宇;合成孔径雷达三维成像技术研究[D];南京理工大学;2009年
5 刘子龙;星载InSAR信号处理方法研究[D];国防科学技术大学;2009年
6 耿佳佳;干涉合成孔径雷达的关键技术研究与实现[D];西安电子科技大学;2009年
7 王萍;干涉SAR数据处理技术[D];西安电子科技大学;2010年
8 陈春森;机载干涉SAR图像低相干区域提取及相位重构方法研究[D];辽宁工程技术大学;2012年
9 王强;对InSAR的欺骗性干扰技术研究[D];西安电子科技大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前2条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 巩玉志;王士杰;武换娥;;支持向量机在深层搅拌桩复合地基承载力预测中的应用研究[J];四川建筑科学研究;2008年02期
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3 朱哲;钟伟红;;非平稳随机信号分析处理方法研究[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2008年06期
4 周筱连;;基于内容的图像检索[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2008年06期
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9 何朝林,王旭;证券组合模型系数的二次规划求解[J];安徽机电学院学报;2001年02期
10 周鸣争,汪军;基于模糊遗传算法的内窥镜图像的恢复[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2004年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张冬英;洪津;王峰;骆冬根;邱成峰;;基于灰度直方图的暗目标识别方法[A];光子科技创新与产业化——长三角光子科技创新论坛暨2006年安徽博士科技论坛论文集[C];2006年
2 章大勇;吴文启;吴美平;;低成本MEMS-IMU/GPS组合导航的自适应滤波器设计[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3 陈丽;吴仁彪;卢丹;;一种加权的直接解算GPS定位算法[A];第三届中国卫星导航学术年会电子文集——S07北斗/GNSS用户终端技术[C];2012年
4 周灿林;李剑峰;徐建强;李方义;高成勇;司书春;王红星;;铝盖质量光学在线检测研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
5 曾朝阳;贾鑫;张晓永;;线性调频连续波激光雷达测量方法研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
6 陈晓清;马君国;赵宏钟;付强;;基于二维小波变换的激光成像雷达目标识别算法[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
7 汤辰;毕传兴;徐亮;;球阵列在近场声源识别中的应用[A];现代振动与噪声技术(第九卷)[C];2011年
8 蒋瑜;陈循;陶俊勇;;非高斯随机振动试验控制技术研究[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
9 董宇星;孙海江;刘伟宁;;基于背景抑制和灰度形态学的弱小目标检测[A];图像图形技术研究与应用(2010)[C];2010年
10 李震宇;王秀波;;舰船噪声测量现场实时监测系统[A];第十一届船舶水下噪声学术讨论会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 范迪;沉渣厚度超声检测信号处理技术研究及应用[D];山东科技大学;2010年
2 殷复莲;同步CDMA系统NBI识别及抑制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 吴冬梅;基于达芬振子的微弱信号检测方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 邓志鑫;基于因子图消息传递算法的伪码快速捕获方法[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 朱广平;混响干扰中的信号检测技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 刘文海;水下被动目标瞬态特征检测技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 沈郑燕;声纳图像去噪与分割技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 孔凡芝;引线键合视觉检测关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
9 宫宇;基于STBC-OFDM技术的海上移动通信新框架体系的研究[D];大连海事大学;2010年
10 苏晓宏;海杂波的特性分析与目标检测处理[D];大连海事大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 沈昊;基于DSP图像处理的鸡蛋新鲜度实时无损检测研究[D];华中农业大学;2010年
2 饶吉来;基于图像处理的型面联接件检测技术研究[D];河南理工大学;2010年
3 李锦;基于声波的运动车辆行驶状态辨识理论研究[D];南昌航空大学;2010年
4 黄正荣;基于振动波的高速公路车辆行驶状态辨识理论研究[D];南昌航空大学;2010年
5 张亮;基于小波变换与希尔伯特黄变换的心音信号分析[D];山东科技大学;2010年
6 陈磊;激光测风雷达回波信号处理技术的研究[D];长春理工大学;2010年
7 刘文昊;基于模糊聚类和纹版辅助的织物疵点检测算法研究[D];浙江理工大学;2010年
8 任泉;基于光纤传感的细纱小张力检测技术研究[D];浙江理工大学;2010年
9 蒋静;基于子空间的二阶统计量盲信道辨识算法研究[D];郑州大学;2010年
10 韩亚丽;图像精密测量算法研究[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周猛;李钢;;图像处理中一种高效消除噪声的算法研究[J];安徽大学学报(自然科学版);2006年02期
2 李述为;高梅国;傅雄军;;生命探测雷达回波信号处理与仿真[J];兵工学报;2008年06期
3 李文强,李景文,陈杰;一种干涉SAR复图像数据的快速仿真方法[J];北京航空航天大学学报;2005年01期
4 袁昊;周荫清;李景文;;基于幅度和相位联合的ATI动目标检测新方法[J];北京航空航天大学学报;2007年02期
5 朱亚平,沈庭芝,王卫江,张颖;穿墙雷达系统中信号检测的新算法[J];北京理工大学学报;2005年08期
6 王卓;曾昭发;张代国;郑圣谈;徐铮伟;;基于解析方法计算频散层状介质的探地雷达响应[J];吉林大学学报(地球科学版);2007年S1期
7 何儒云;王耀南;毛建旭;;合成孔径雷达干涉测量(InSAR)关键技术研究[J];测绘工程;2007年05期
8 李德仁,周月琴,马洪超;卫星雷达干涉测量原理与应用[J];测绘科学;2000年01期
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中国重要会议论文全文数据库 前5条
1 徐元;;数字图像傅立叶变换[A];重庆工程图学学会第五次会员代表大会暨学术研讨交流大会论文集[C];2005年
2 郭炳庆;董吉文;张勇;;一种用于边缘增强的滤波算法[A];1998中国控制与决策学术年会论文集[C];1998年
3 万福永;揭啸岗;袁震东;;用小波去噪分数幂模型进行图像处理[A];2001中国控制与决策学术年会论文集[C];2001年
4 赵磊;梁德群;谭伟;;均值滤波器中模糊集的应用[A];全国第十五届计算机科学与技术应用学术会议论文集[C];2003年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王磊;干涉合成孔径雷达信号处理的研究[D];中国科学院电子学研究所;2001年
2 穆冬;干涉合成孔径雷达成像技术研究[D];南京航空航天大学;2001年
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4 姜正林;低分辨ISAR成像及干涉技术应用研究[D];西安电子科技大学;2001年
5 李新武;极化干涉SAR信息提取方法及其应用研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2002年
6 张红;D-InSAR与POLinSAR的方法及应用研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2002年
7 李海英;超宽带信号波形及其合成孔径雷达成像研究[D];中国科学院研究生院(电子学研究所);2002年
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9 毛建旭;合成孔径雷达干涉(INSAR)三维成像处理技术研究[D];湖南大学;2002年
10 陶鹍;干涉合成孔径雷达数据处理及仿真研究[D];中国科学院研究生院(电子学研究所);2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 罗卿莉;测绘困难区域星载干涉SAR基线估计与地理编码技术研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
2 张剑琦;InSAR回波信号与系统仿真研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
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5 张继超;InSAR影像提取DEM的实用化方法研究[D];辽宁工程技术大学;2002年
6 张祥坤;成象雷达高度计的成象模拟与试验数据处理研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2002年
7 师瑞荣;机载SAR干涉成像算法研究[D];中国科学院研究生院(电子学研究所);2002年
8 彭德艳;数字散斑干涉技术及在多功能光电测试仪中的应用[D];浙江大学;2002年
9 杨晓艺;小波分析与隐马尔可夫模型在图像处理中的应用[D];河南大学;2003年
10 何锦平;基于小波多分辨分析的图像增强及其应用研究[D];西北工业大学;2003年
【二级引证文献】
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1 林子晔;;GAMMA中ISP模块SAR影像处理若干问题解析[J];北京测绘;2012年03期
2 郑浩;汤晓涛;陈刚;刘志铭;;卫星编队InSAR基线定标分析[J];测绘通报;2009年04期
3 靳国旺;张红敏;徐青;秦志远;施全杰;;多波段InSAR差分滤波相位解缠方法[J];测绘学报;2012年03期
4 王青松;瞿继双;黄海风;余安喜;董臻;;联合实、复相关函数的干涉SAR图像配准方法[J];测绘学报;2012年04期
5 何骏;赵远方;;外军遥感测绘卫星现状与趋势研究[J];测绘与空间地理信息;2013年02期
6 田育民;楼良盛;陈萍;;卫星编队InSAR系统分辨率设计[J];测绘科学技术学报;2011年02期
7 陈秀伟;张云华;张祥坤;;弹道导弹的ISAR回波模拟[J];空军工程大学学报(自然科学版);2011年01期
8 陈秀伟;张云华;张祥坤;;一种基于PC和FPGA的通用中频雷达回波模拟器[J];空间科学学报;2012年02期
9 刘宁宁;向茂生;毛永飞;;一种基于InSAR的叠掩区域识别算法[J];科学技术与工程;2011年17期
10 靳国旺;张红敏;徐青;龚志辉;;多波段InSAR的CRT相位解缠方法[J];西安电子科技大学学报;2011年06期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李延伟;单/双基地极化干涉SAR信号建模、检测及参数反演方法研究[D];国防科学技术大学;2010年
2 徐浩;基于空间谱理论和时空两维随机辐射场的雷达成像研究[D];中国科学技术大学;2011年
3 张永俊;星载分布式InSAR系统的误差分析与DEM精度提高方法研究[D];国防科学技术大学;2011年
4 何志华;分布式卫星SAR半实物仿真关键技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
5 王青松;星载干涉合成孔径雷达高效高精度处理技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
6 邹博;多发多收雷达GMTI研究[D];国防科学技术大学;2011年
7 蔡斌;分布式星载InSAR与SAR-GMTI信号处理研究[D];国防科学技术大学;2009年
8 范洪冬;InSAR若干关键算法及其在地表沉降监测中的应用研究[D];中国矿业大学;2010年
9 孙继禹;MIMO雷达成像的电磁分析与模拟[D];哈尔滨工程大学;2012年
10 韦海军;星载SAR干涉测量DEM精度提高数据处理技术[D];国防科学技术大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郝华东;卡尔曼滤波在InSAR相位解缠中的应用研究[D];山东科技大学;2010年
2 杨秋玲;低相干雷达干涉信息相位解缠技术研究与应用[D];成都理工大学;2011年
3 孟智勇;分布式卫星InSAR系统性能分析与仿真技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
4 张怀伟;分布式卫星SAR-GMTI系统性能分析与仿真技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
5 吕杰;基于通用电磁计算软件的雷达成像系统[D];国防科学技术大学;2010年
6 马彩缤;电子散斑干涉术图像处理方法研究[D];天津大学;2012年
7 狄桂栓;SAR干涉像对优化选取方法研究[D];山东科技大学;2011年
8 郭振华;约化动力学定轨理论与实践[D];山东理工大学;2012年
9 房希睿;舰载捷联惯性导航系统平台虚拟仿真实验环境的设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2012年
10 汪珺;干涉合成孔径雷达成像及其遮盖式干扰技术研究[D];西安电子科技大学;2012年
【相似文献】
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7 段建华;田丰;;InSAR在山体滑坡监测中的应用[J];微计算机信息;2010年04期
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10 李鹏;施闯;李陶;李振洪;;基于宽幅InSAR确定阿尔金断裂带震间滑动速率的初步研究[A];中国地球物理学会第二十七届年会论文集[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前1条
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9 毛建旭;合成孔径雷达干涉(INSAR)三维成像处理技术研究[D];湖南大学;2002年
10 谢先明;InSAR及多基线InSAR关键技术研究[D];电子科技大学;2011年
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1 张笑微;星载SAR影像定位与InSAR中应用有理函数模型的研究[D];解放军信息工程大学;2013年
2 熊用;InSAR干涉相位解缠算法及实现[D];湖南师范大学;2011年
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4 王哲;应用InSAR时序分析方法对大同地区的形变监测研究[D];长安大学;2013年
5 许丹;新疆于田地震多源InSAR观测与邻近构造断裂的运动分析[D];中国地质大学(北京);2012年
6 张剑琦;InSAR回波信号与系统仿真研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 胡乐银;应用InSAR时序分析方法监测断层活动性研究[D];山东科技大学;2010年
8 孟智勇;分布式卫星InSAR系统性能分析与仿真技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
9 王强;对InSAR的欺骗性干扰技术研究[D];西安电子科技大学;2013年
10 马翔旭;基于InSAR监测北京市地铁开发对地面沉降的影响[D];首都师范大学;2013年
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