干涉图条纹频率估计及其在InSAR中的应用

论文摘要

合成孔径雷达干涉测量技术（Synthetic Aperture Radar Interferometry, InSAR）是当前非常热门且交叉性很强的一个研究领域,涉及到对地观测、信号处理、电磁学、数字图像处理、空间大地测量等多个学科,并在地形测绘、地表形变检测、地震和火山监测及反演等方面获得了广泛的应用。InSAR的数据处理流程包括多个环节,现有被广泛应用的InSAR数据处理方法,能够在一定程度上降低干涉图中相位噪声的影响并顺利解缠,但这些方法仍然有很多局限性。针对InSAR数据处理中的关键步骤,本文通过计算干涉图局部条纹频率信息,并与干涉图处理流程相结合,以提高处理结果的质量。本文的主要研究工作和贡献包括：1、提出了频率置信度控制的自适应窗口选取方法。通过干涉图的相干性或者信噪比控制频率估计窗口的大小,在相干性及信噪比较低的区域应用较大的估计窗口,较高的区域则采用较小的估计窗口。最后通过相邻像素频率估计结果的差分设定阈值来修正估计结果。实验结果表明本方法获取的频率结果更加精确,并且较好的保持了局部频率的连续性。2、提出了一种基于干涉图条纹频率检测的去线性趋势精化方法。通过Chirp-Z变换精化干涉图条纹频率估计,计算出精确到0.1的线性相位条纹数,模拟线性相位并从干涉图中将其去除。利用模拟和真实数据进行了验证分析。结果表明,本文提出的方法能够更加彻底地去除干涉图中残留的线性趋势。3、通过局部条纹频率估计,实现了局部条纹重构和滤波,有效克服了传统滤波器破坏条纹信息的缺点。采用了模拟和真实数据进行了实验验证。结果表明,与经典的Goldstein滤波相比,本文的滤波算法在去除强噪声同时保持条纹信息上效果更优。4、研究了基于局部条纹频率的解缠相位重构算法。该算法不需进行滤波步骤可直接解缠,并通过实验证明了通过局部条纹频率直接进行相位解缠的可行性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 本课题的研究背景及意义
• 1.2 国内外InSAR干涉图局部频率估计算法及应用
• 1.3 本文的主要研究内容与结构安排
• 第二章 基于相干性分析的自适应局部频率估计
• 2.1 经典条纹频率估计方法综述
• 2.1.1 相位差分频率估计方法
• 2.1.2 极大似然估计法
• 2.1.3 自相关函数频率估计法
• 2.2 基于相干性的自适应频率估计
• 2.2.1 InSAR干涉图相干性的定义
• 2.2.2 基于相干性分析的频率估计算法
• 2.2.3 频率估计结果的矫正方法
• 2.3 真实数据实验结果分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 基于条纹频率检测的干涉图去线性趋势精化
• 3.1 频率检测去除干涉图线性趋势的基本原理
• 3.2 条纹频率检测的精化方法及去线性趋势
• 3.3 模拟实验验证
• 3.4 真实数据验证
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于条纹频率检测的相位重构滤波
• 4.1 基于频率估计的局部条纹重构
• 4.2 基于条纹重构的滤波算法
• 4.3 模拟实验分析结果
• 4.4 真实数据的实验结果与分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 基于条纹频率估计的相位解缠
• 5.1 传统的条纹频率辅助相位解缠算法
• 5.2 基于干涉图条纹频率的相位解缠新算法
• 5.3 相位解缠模拟实验
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 本论文研究总结
• 6.2 今后研究方向
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间取得的成果