优化的区域增长InSAR相位解缠算法

在区域增长的干涉合成孔径雷达（InSAR）相位解缠算法中,种子的选择和种子相位值的确定是之一.本文研究了优化的区域增长2维相位解缠方法,包括合适的种子选取和种子相位值的优化处理,提出了将干涉相位图中相位跳变导致的边缘曲线作为种子,通过分析边缘曲线之间的相邻关系,基于遗传算法优化种子的相位值.仿真结果表明,该算法的计算量与干涉相位图的像素点数成近似线性关系,同时由于该算法属于局部算法,可以通过并行处理进一步提高计算效率.优化的区域增长2维相位解缠算法与其他2维相位解缠算法相比较,其解缠后的相位条纹与原始干涉相位图相位条纹的一致性非常好.该算法的处理结果与最小成本网络流相位解缠法相当,但其计算量却远远小于最小成本网络流相位解缠法的计算量.     

数字全变差向量滤波与相位解缠

分析了"噪声"对合成孔径雷达干涉(InSAR)测量中相位解缠的影响,介绍了SAR影像相干斑噪声的固有性、特殊性以及通常的滤波处理方法.基于连续的各向异性扩散偏微分方程图象处理模型,提出适合于干涉图(mterferogram)和干涉相位条纹图(phase fringe)数字全变差滤波(DTVF)模型.计算分析表明滤波处理极大减少了干涉相位条纹图的残差点,降低设置枝切线的复杂性,在保证解缠质量前提下,提高了大幅图象相位解缠可行性.     

雷达干涉条纹图滤波方法研究

在合成孔径雷达干涉测量中,为滤除干涉图像中存在的各种噪声,提高相位解缠结果及生成的数字高程模型的精度.从分析干涉条纹图的特点入手,对干涉条纹图的圆周期中值滤波法进行了研究,提出一种基于高斯噪声估计的自适应圆周期中值滤波方法,给出了算法设计及详细的实验数据并与其它滤波方法进行比较.试验结果表明,该方法可以较好地消除干涉图像中存在的噪声,而且保留更多的图像边缘、细节信息.     

基于随机并行梯度下降算法的InSAR相位解缠方法

相位解缠是干涉合成孔径雷达InSAR数据处理中的一个关键步骤,解缠结果的好坏直接影响最终数字高程模型的精度。介绍了一种基于随机并行梯度下降SPGD算法的解缠方法,该方法对图像中各相位点施加随机并行扰动,通过迭代使得解缠误差代价函数收敛到全局最优值,从而实现相位解缠的目的。模拟和实测数据实验结果表明,相较于最小二乘解缠方法,随机并行梯度下降解缠算法精度更高,且原理简单,易于实现,为相位解缠提供了一个全新的思路。     

基于GAUNet的深度学习相位解缠方法

提出了一种基于全局注意力上采样网络的相位解缠方法。首先，结合全局注意力上采样机制和PU-M-Net,对不同噪声量级的干涉图进行解缠。其中，全局注意力上采样机制有效利用高级特征信息为低级特征图提供加权指导以减少高级特征与低级特征之间语义条纹信息的差距；PU-M-Net所采用的跳跃连接促进了相位细节信息和语义条纹信息的有效融合。其次，利用噪声量级评估系统对干涉图进行噪声等级划分，构建不同噪声量级的数据集对网络模型进行训练，使完成训练后的网络可有效处理不同噪声量级干涉图的相位解缠问题。最后，将待解缠干涉图匹配至相应噪声量级的解缠网络进行解缠。模拟和实测干涉图相位解缠实验验证了该方法的有效性。     

无权重多重网格的最小二乘相位解缠研究

相位解缠是干涉合成孔径雷达（InSAR）测量地形高程、重建三维地形模型的重要步骤之一。介绍了最小二乘的相位解缠原理,提出了一种基于无权重的多重网格算法求解离散泊松方程。该算法是在较大网格基础上解决偏微分方程（PDE）的快速方法,将误差的低频成分转换为高频成分,这样就可以使用高斯-塞德尔松弛法去除多种频率的误差分量。实验结果证明：该方法具有收敛速度快,解缠精度高等优点。     

相移法光栅投影3维物体表面重建中一种消除交叠的算法

光栅投影成像是3维物体重建和测量的重要技术。它将广泛应用于科学研究、生产、文化艺术、医学等各个领域。目前,这项技术的自动化程度较低,速度较慢。因此,对其研究具有重要的理论意义和实用价值。首先介绍了光栅投影成像和3维物体重建的基本原理,然后提出了利用光栅投影条纹编码、解码、相移技术和莫尔法相位解缠确定3维物体深度信息的方法。光栅投影条纹采用逐步二分的二进制7位码编码,相移采用间隔π48步相移的正弦相移技术。此外,还提出了一种算法以消除因光栅条纹图像发生交叠而造成条纹解码产生的错码。这种算法利用各幅条纹编码图像中条纹位置的相关性,通过对条纹边界线灰度值的迭代,实现交叠条纹的区分。该算法加快了条纹解码和相位解缠速度,减少了存储量,提高了自动化程度和测量精度。     

一种改进的U-Net相位解缠方法

针对合成孔径雷达干涉测量技术中的相位解缠问题,以深度学习U-Net框架为基础,结合空间金字塔池化(atrous spatial pyramid pooling,ASPP)网络和瓶颈模式残差单元,提出一种基于深度学习的相位解缠方法。该方法以U-Net架构为基础,建立从缠绕相位到真实相位的映射关系,搭建鲁棒性较强的相位解缠网络。ASPP结合多尺度信息和扩张卷积的优势,将不同扩张率的扩张卷积特征图结合到一起来捕获上下文信息,能在不牺牲特征空间分辨率的同时扩大特征接收野,有利于精确获取缠绕干涉图特征信息,增强相位解缠算法的稳健性;瓶颈残差网络可使网络模型在减小参数计算量的同时防止网络退化,提高网络训练精度与效率。模拟与实测干涉图解缠结果表明,该方法可获得与其他同类方法相比更稳健的结果。     

一种新的静态小波域干涉相位图滤波方法

干涉相位图中的噪声会妨碍后续的相位解缠,并降低最终的数字高程模型(Digital elevation model,DEM)的精度.该文提出一种静态小波域的干涉相位图滤波方法.该方法通过分块处理大幅干涉相位图,并且自适应地计算贝叶斯门限以分类处理静态小波系数.用SIR-C/X SAR在意大利Etna火山的干涉数据进行实验,并将本文算法处理结果与Goldstein滤波及改进Goldstein滤波的结果相比较.实验结果表明:本文算法能够有效减少干涉相位图中的残余点,具有更好的降噪性能,而且能够更好地改善干涉条纹边缘的清晰程度.     

高效UKF相位解缠算法北大核心CSCD

针对传统的无味卡尔曼滤波相位解缠算法解缠精度和解缠效率难以平衡的问题,提出一种高效无味卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)相位解缠算法。首先,根据干涉图生成相应的枝切线分布图;其次,利用二阶差分函数计算干涉图中各像元的二值化质量权值矩阵;然后,由枝切线分布图以及二值化质量权值矩阵生成可靠性掩模图,该可靠性掩模图将干涉图分为权值为“1”的高质量像元(非枝切线上的二值化质量权值为“1”的像元)、权值为“0”的低质量像元(枝切线上的像元、二值化质量权值为“0”的像元以及枝切线围成的闭环区域中的像元)两部分;最后,由可靠性掩模图确定解缠路径,先利用UKF相位解缠程序按照像元扩散策略解缠高质量像元,余下未解缠像元根据已解缠像元信息,利用UKF相位解缠程序按照行(或列)的方式进行解缠。模拟数据及实测数据实验结果表明,该算法能够高效与稳健地处理干涉图的相位解缠问题。     

相位解包裹技术及应用研究进展

相位解包裹技术是光学相位测量中获得连续相位分布的一项关键技术,解包结果的好坏直接影响测量结果的精度高低。近年来该技术广泛应用于散斑干涉测量、合成孔径雷达等领域。从两大类相位解包裹技术出发,详细论述了各类路径跟踪解包裹算法和最小范数解包裹算法的实现方式,并分析比较各算法的优缺点;最后介绍了相位解包裹的国内外发展与应用,展望了相位解包裹技术在抗噪能力、解包裹效率以及解包裹结果定量评价等方面的发展趋势。     

MEMS/NEMS表面3-D轮廓测量中基于模板的相位解包裹方法

相位解包裹是使用相移显微干涉法测量MEMS/NEMS表面3-D轮廓时的重要步骤.本文针对普通的相位解包裹方法在复杂轮廓或包含非理想数据区的表面轮廓测量中的局限性,提出一种基于模板的广度优先搜索相位展开方法.通过模板的使用,先将非相容区域标记出来,在相位解包裹的过程中绕过这些区域,即可得到准确可靠的相位展开结果.通过具体的应用实例可以证明,使用不同模板可以根据不同应用的需要灵活而准确地实现微纳结构表面3-D轮廓测量中的相位展开.     

三维物体表面轮廓测量中实用相位展开算法的研究

在利用FTP进行三维物体表面轮廓测量时,影响测量精度的关键因素之一是相位的展开算法。传统的相位展开算法受展开路径的影响。本文在传统相位展开算法的基础上,提出了一种实用的不完全依赖展开路径的相位展开算法,该算法使噪声对精度的影响可减到最小并且易于操作。     

InSAR中应用可靠度导向改进的分级表相位展开算法

目的 在干涉合成孔径雷达的相位展开过程中,如果相位展开的展开路径穿过残差点就会产生相位展开的误差。在相位展开的时候,希望将相位展开的误差限制在局部区域,提高相位展开的精度。方法 首先通过判断截断相位图的残差点,并以InSAR的干涉一致性图作为相位展开的可靠性度量,对截断相位图进行量化,将残差处的可靠度设为排序中的最低等级。在进行可靠度排序后进行干涉合成孔径雷达相位图的相位展开。结果 使用该算法改进了经典可靠度导向相位展开算法中可靠度排序的缓慢问题。与经典菱形算法相比,展开精度高很多。与洪水算法相比,展开速度能快上百倍。通过可靠度排序的改进,对干涉合成孔径雷达相位展开后的结果进行分析,可以看到提高了相位展开的精度,有效的控制了相位展开过程中误差的传递。结论 相位展开算法的改进提高了干涉合成孔径雷达相位展开的精度,在干涉合成孔径雷达的相位展开中可以广泛应用。     

计算机辅助三维非接触测量系统的研究与应用

本文对三维非接触测量进行了简单介绍,着重对其中的投影栅相位法从光学原理、相位原理和相位解包裹三个方面分别作了详细的阐述,实例分析结果证明该方法具有较快的测量速度和准确度。     

基于ALOS极化干涉SAR数据的DEM提取方法研究

极化干涉理论的发展以及全极化卫星的发射,为极化干涉的研究应用提供了广阔的发展空间,开展极化干涉SAR提取DEM的研究对于解决单极化干涉SAR在植被覆盖区DEM提取精度较低的问题具有重要意义。基于山东泰安地区的一对ALOS PALSAR全极化干涉数据,利用相干性最优方法和最大化相位中心分离的方法获取极化干涉信息,并通过对优化后干涉信息的滤波、解缠、基线精确估计等处理来提取DEM,最后将相干优化的结果与传统HH、HV、VV单极化干涉结果进行对比分析。结果表明:优化方法较单极化干涉方法可以有效降低干涉图的噪声,减少相位解缠的残差点,提高解缠相位的质量,并且不同优化方法之间还存在一定差异,数值半径方法获取的DEM精度要好于其他两种优化方法;通过等值线-Goldstein二级干涉SAR滤波方法可进一步提高单极化和优化干涉图的质量,降低残差点,提高相位质量,在水体覆盖的区域通过滤波窗口的设置可以很好地改善DEM的精度。     

Implementation of a high-accuracy phase unwrapping algorithm using parallel-hybrid programming approach for displacement sensing using self-mixing interferometry

The Journal of Supercomputing - Phase unwrapping is an integral part of multiple algorithms with diverse applications. Detailed phase unwrapping is also necessary for achieving high-accuracy metric...     

MEMS结构离面微运动测试系统设计与实现

利用频闪成像和显微干涉技术设计开发了微机电系统（Micro Electro Mechanical Systems,MEMS）离面微运动测试系统。系统在计算机控制下通过相对延时和五步相移干涉技术自动采集MEMS结构运动周期内各不同时刻的干涉条纹图集,再通过五步相移算法和分割线去包裹算法分别对干涉条纹图和包裹相位图进行分析处理可得到被测MEMS结构的离面微运动情况。为实现浮点型相位图数据的有效存取,提出了一种新的相位图文件格式。通过实验对硅微悬臂梁在不同幅值正弦基础激励下的离面振动响应进行了有效测量,且测量重复性误差小于10 nm。     

InSAR相位解缠算法的实验对比研究

相位解缠是InSAR处理中的一个关键步骤,相位解缠算法的选取很大程度上影响着最终的结果。本文主要介绍和比较了6种常用的相位解缠算法,并选取西藏当雄地区的地震同震影像进行实验分析,对解缠结果的质量进行评价比较。结果表明:统计耗费网络流算法结果充分顾及了相干图所包含的信息,获得了一个较优的全局解,解缠结果的连续性较好。而且直接处理感兴趣的且数据质量好的离散区域,实现效率高,可以将误差限制在一个小范围内,防止误差的再传递,解缠结果较精确。