干涉SAR處理器 ppt課件

1、2022-1-11Beijing oriental titan technology co., ltd.北京東方泰坦科技股份北京東方泰坦科技股份otitan*干涉SAR處置器ISP 干涉干涉SAR處置器處置器ISP Gamma干涉SAR處置器ISP包含了生成干涉紋圖、高程和相關(guān)系數(shù)圖的一系列算法。處置步驟包括：從軌道數(shù)據(jù)中估計基線，干涉圖像對的準(zhǔn)確配準(zhǔn)，干涉紋圖的生成包括普通的光譜帶通濾波，干涉圖相關(guān)系數(shù)的估計，去除平地相位，干涉紋圖的自順應(yīng)濾波，運用枝切法或基于不規(guī)那么三角網(wǎng)的最小費用流算法進展相位解纏，從地面控制點估計干涉基線的精度，生成數(shù)字高程，高程和坡度圖的校正和插值。ISP支持ESA

2、 PAF處置的SLC和PRI數(shù)據(jù)的絕對輻射定標(biāo)，同時也支持從SLC圖像對開場的偏移跟蹤技術(shù)。ISP同時也是差分干涉軟件的根底平臺。干涉干涉SAR處置器處置器ISPISP流程圖干涉干涉SAR處置器處置器ISP數(shù)據(jù)預(yù)處置數(shù)據(jù)預(yù)處置做干涉采用的是做干涉采用的是SLC數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)(single look complex)，SLC數(shù)數(shù)據(jù)的來源有兩據(jù)的來源有兩種途徑：種途徑：1 利用利用MSP模塊用模塊用raw數(shù)據(jù)獲得數(shù)據(jù)獲得SLC數(shù)據(jù)可以直接用于數(shù)據(jù)可以直接用于ISP2 從數(shù)據(jù)供應(yīng)商獲得從數(shù)據(jù)供應(yīng)商獲得SLC數(shù)據(jù)需求轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)需求轉(zhuǎn)換為ISP兼容的格式兼容的格式采用采用par_命令，命令， facility

3、為數(shù)據(jù)供應(yīng)商的名字。為數(shù)據(jù)供應(yīng)商的名字。以以ERS、ENVISAT和和TerraSAR-X為例：為例：par_ESA_ERS LEA_01.001 960515.par DAT_01.001 960515.slc960515.par為參數(shù)文件，為參數(shù)文件， 960515.slc為為SLC數(shù)據(jù)文件。數(shù)據(jù)文件。par_ASAR ASA_IMS_1PNUPA20191203_061259_000000162022_00120_09192_0099.N1 25394par_TX_SLC TSX1_SAR_SSC_SM_S_SRA_20190321T133220_20190321T133228.xml

4、IMAGE_HH_SRA_strip_011.cos 20190321.par 干涉干涉SAR處置器處置器ISP顯示顯示SLC數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)disSLC顯示單幅顯示單幅SLC影像影像disSLC 16242.slc 2500 1 0 1 0.5 1dis2SLC同時顯示兩幅同時顯示兩幅SLC影像影像dis2SLC 16242.slc 25394.slc 2500 2500 1 0 - - 1. .5 1rasSLC 可以把可以把SLC數(shù)據(jù)保管為數(shù)據(jù)保管為.ras和和.bmp格式。格式。rasSLC 16242.slc 25001 0 1 1 1. .5 1 1 0 干涉干涉SAR處置器處置器ISP衛(wèi)

5、星軌道的修正：衛(wèi)星軌道的修正：要么添加衛(wèi)星的形狀向量，要么改良元數(shù)據(jù)里面衛(wèi)星要么添加衛(wèi)星的形狀向量，要么改良元數(shù)據(jù)里面衛(wèi)星的位置的位置和速度的精度。這一步在和速度的精度。這一步在MSP模塊曾經(jīng)完成，假設(shè)采模塊曾經(jīng)完成，假設(shè)采用的是用的是外部數(shù)據(jù)，在外部數(shù)據(jù)，在ISP模塊中，衛(wèi)星軌道是要糾正的。模塊中，衛(wèi)星軌道是要糾正的。添加衛(wèi)星的形狀向量：采用添加衛(wèi)星的形狀向量：采用ORB_prop_SLC改良衛(wèi)星改良衛(wèi)星的形狀的形狀向量：對于向量：對于ESA、ENVISAT數(shù)據(jù)采用外部的精細(xì)軌道數(shù)據(jù)采用外部的精細(xì)軌道數(shù)據(jù)可數(shù)據(jù)可以改良衛(wèi)星的形狀向量。以改良衛(wèi)星的形狀向量。對于對于DELFT orbits、P

6、RC Precision Orbits和和DORIS Precision Orbits精細(xì)軌道數(shù)據(jù)，分別采用精細(xì)軌道數(shù)據(jù)，分別采用DELFT_vec2、PRC_vec和和DORIS_vec程序。程序。干涉干涉SAR處置器處置器ISP獲取影像的角落坐標(biāo)：獲取影像的角落坐標(biāo)：SLC_cornersSLC_corners 16242.slc.par根據(jù)獲得角落坐標(biāo)下載根據(jù)獲得角落坐標(biāo)下載SRTM數(shù)據(jù)：以數(shù)據(jù)：以16242為例，為例，下載地址：/glcf/SRTM//SELECTION/inputCoord.asp

7、拼接數(shù)據(jù):a1 = imread(SRTM_f03_n029e057.tif)；%讀取剩余的5個；C = a1 a2 a3;a4 a5 a6;fid = fopen(.dem,w,b);count = fwrite(fid, c, int16);fclose(fid)干涉干涉SAR處置器處置器ISP生成偏移值文件和估計初始偏移值：生成偏移值文件和估計初始偏移值：采用采用dis2SLC程序可以查看影像對之間的相對偏移：程序可以查看影像對之間的相對偏移：dis2SLC 16242.SLC 25394.SLC 2500 2500計算影像對之間的偏移量，首先采用計算影像對之間的偏移量，首先采用crea

8、te_offset創(chuàng)建創(chuàng)建處置處置/偏移參數(shù)偏移參數(shù)文件：文件：create_offset 25394.SLC.par 16242.SLC.par 25394_16242.off 1 2 10 1: intensity cross-correlation(deflaut) 2: fringe visibility引薦采用引薦采用.off作為偏移文件的后綴名。作為偏移文件的后綴名。干涉干涉SAR處置器處置器ISP偏移量的初始估計偏移量的初始估計1人為估計間隔和方位向的初始偏移值。比較繁瑣人為估計間隔和方位向的初始偏移值。比較繁瑣2采用程序采用程序init_offset_orbit和和init_o

9、ffset自動估計初始偏移自動估計初始偏移值。引薦采用值。引薦采用第第2種方法首先采用種方法首先采用init_offset_orbit根據(jù)軌道信息猜測初始偏根據(jù)軌道信息猜測初始偏移值，然后采移值，然后采用用init_offset改良這個猜測值。為了防止模糊問題和獲得準(zhǔn)確改良這個猜測值。為了防止模糊問題和獲得準(zhǔn)確的估計值。的估計值。init_offset首先進展多視處置，然后在單視處置。例如：首先進展多視處置，然后在單視處置。例如：init_offset_orbit 25394.SLC.par 16242.SLC.par 25394_16242.offinit_offset 25394.SLC

10、16242.SLC 25394.SLC.par 16242.SLC.par 25394_16242.off 2 干涉干涉SAR處置器處置器ISP生成精細(xì)偏向估計多項式生成精細(xì)偏向估計多項式1.估計偏移值亞象元的精度估計偏移值亞象元的精度1根據(jù)影像的強度值。根據(jù)影像的強度值。offset_pwr2根據(jù)復(fù)數(shù)影像的相關(guān)性。根據(jù)復(fù)數(shù)影像的相關(guān)性。offset_SLC本次例子我們采用本次例子我們采用offset_pwr如下：如下：offset_pwr 25394.SLC 16242.SLC 25394.SLC.par 16242.SLC.par 25394_16242.off offs snr 128

11、128 offsets 1 8 8 7.0采用采用offset_SLC的例子如下：的例子如下：offset_SLC 25394.SLC 16242.SLC 25394.SLC.par 16242.SLC.par 25394_16242.off offs snr 128 128 offsets 1 8 8 3.0假設(shè)沒有得到好的估計量，就需求檢查初始偏移值的質(zhì)量、假設(shè)沒有得到好的估計量，就需求檢查初始偏移值的質(zhì)量、影像間的對比影像間的對比度、基線長度和影像紋理的變化。度、基線長度和影像紋理的變化。干涉干涉SAR處置器處置器ISP2.生成偏移多項式生成偏移多項式按照上面獲得偏移值，采用按照上面獲得

12、偏移值，采用offset_fit程序獲得采用最小二乘程序獲得采用最小二乘方法確定的方法確定的雙線性偏移多項式。雙線性偏移多項式。offset_fit offs snr 25394_16242.off coffs coffsets 7.0 3 0在屏幕上查看配準(zhǔn)誤差，假設(shè)小在屏幕上查看配準(zhǔn)誤差，假設(shè)小0.2個象元那么繼續(xù)下面的處個象元那么繼續(xù)下面的處置，假設(shè)過大置，假設(shè)過大就要改良偏移多項式。從程序就要改良偏移多項式。從程序offset_pwr(或或offset_SLC)到到offset_fit。經(jīng)過。經(jīng)過改動改動下面一個或多個參數(shù)知道稱心的結(jié)果：改動改動下面一個或多個參數(shù)知道稱心的結(jié)果： 影像

13、塊的數(shù)目影像塊的數(shù)目 影像塊的大小影像塊的大小 閾值大小閾值大小 配準(zhǔn)多項式系數(shù)個數(shù)配準(zhǔn)多項式系數(shù)個數(shù)干涉干涉SAR處置器處置器ISP生成干涉圖生成干涉圖1采用采用interf_SLC程序直接從配準(zhǔn)的程序直接從配準(zhǔn)的SLC像對生成干涉圖和像對生成干涉圖和配準(zhǔn)后的強度配準(zhǔn)后的強度 圖像圖像2采用采用SLC_interp生成干涉圖，它首先根據(jù)參考影像的構(gòu)造生成干涉圖，它首先根據(jù)參考影像的構(gòu)造給副影像重采樣，然后再利用配準(zhǔn)后的影像生成干涉圖，沒給副影像重采樣，然后再利用配準(zhǔn)后的影像生成干涉圖，沒有生成配準(zhǔn)后的強度圖像。有生成配準(zhǔn)后的強度圖像。此例我們采用第一種方法：此例我們采用第一種方法：inter

14、f_SLC 25394.SLC 16242.SLC 25394.SLC.par 16242.SLC.par 25394_16242.off 25394.mli 16242.rmli 25394_16242.int 2 10 - - - - 1 1顯示干涉圖的命令：顯示干涉圖的命令：dismph、dismph_pwr(同時顯示干涉圖同時顯示干涉圖和強度圖和強度圖)dismph 25394_16242.int 1250dismph_pwr 25394_16242.int 25394.mli 假設(shè)采用SLC_interp，那么程序如下：SLC_interp 16242.SLC 25394VV.SLC

15、.par 16242.SLC.par 25394_16242.off 16242.rslc 16242.rslc.parSLC_intf 25394.SLC 16242.rslc 25394.SLC.par 16242.rslc.par 25394_16242.off25394_16242.int 2 10 - - 1 1要生成干涉圖SUN柵格格式或者bmp格式的影像，可以采用程序rasmph或者rasmph_pwrrasmph 25394_16242.int 1250 - - 4 4 - - - 25394_16242.int.rasrasmph_pwr 25394_16242.int 25

16、394.mli 1250 - - - 4 4 - - - 25394_16242.int_mli.ras干涉干涉SAR處置器處置器ISP干涉干涉SAR處置器處置器ISP基線估計基線估計1)采用采用base_orbit從軌道信息估計基線。從軌道信息估計基線。2采用采用FFT從干涉圖的條紋變化率估計基線，運用程序從干涉圖的條紋變化率估計基線，運用程序base_est_fft。采用采用base_init也可以實現(xiàn)這兩種方法。也可以實現(xiàn)這兩種方法。此例的程序如下：此例的程序如下：base_init 25394.SLC.par 16242.SLC.par 25394_16242.off 25394_16

17、242.int25394_16242.base 2 1024 1024采用采用base_perp可以獲得基線平行和垂直分量?？梢垣@得基線平行和垂直分量。base_perp 25394_16242.base 25394.SLC.par 25394_16242.off 25394_去除平地效應(yīng)去除平地效應(yīng)InSAR的相位值是多個要素的綜合體，可以用下面的式子表示：的相位值是多個要素的綜合體，可以用下面的式子表示：noisedelayntdisplacemetopographyflatEarth干涉成像時平坦的地面也會產(chǎn)生干涉條紋，這些條紋和地形起伏所引起的條紋迭加在一同，使得條紋更加復(fù)雜，添加了解

18、纏的難度。采用ph_slope_base可以把平地效應(yīng)從干涉圖去除：ph_slope_base 25394_16242.int 25394.SLC.par 25394_16242.off 25394_16242.base 25394_16242.flt顯示去平后的干涉圖：dismph_pwr 25394_16242.flt 25394.mli 1250rasmph_pwr 25394_16242.flt 25394.mli 1250 - - - 4 4 - - - 25394_16242.flt_mli.ras干涉干涉SAR處置器處置器ISP相關(guān)性的計算相關(guān)性的計算相關(guān)性的計算公式：相關(guān)性的計

19、算公式： NnMmNnMmmnjNnMmmnumnuemnumnu00020221),(00*21|),(|),(|),(),(|采用cc_wave計算相關(guān)性：cc_wave 25394_16242.flt 25394.mli 16242.rmli 25394_16242 1250 5 5 1顯示相關(guān)圖：discc 25394_16242 1250discc 25394_16242 25394.mli 1250rascc 25394_16242 25394.mli 1250 - - - 4 4 - - - - - 25394_16242.bmp干涉干涉SAR處置器處置器ISP干涉干涉SAR處置

20、器處置器ISP干涉圖濾波干涉圖濾波在進展解饞之前，有兩個問題是必需思索的：在進展解饞之前，有兩個問題是必需思索的：1 相位噪聲相位噪聲 2 干涉相位的不延續(xù)干涉相位的不延續(xù)可以經(jīng)過濾波的方法處理。可以經(jīng)過濾波的方法處理。多視處置也能到達(dá)濾波的目的，但是降低了空間分辨率。多視處置也能到達(dá)濾波的目的，但是降低了空間分辨率。multi_cpx 25394_16242.flt 25394_16242.off 25394_16242.fi 25394_16242.o 2 2 0自順應(yīng)濾波：自順應(yīng)濾波：adapt_filt和和adfadapt_filt利用復(fù)數(shù)干涉圖，計算部分坡度，沿著斜坡計算利用復(fù)數(shù)干涉

21、圖，計算部分坡度，沿著斜坡計算干涉相位的平均值。干涉相位的平均值。adapt_filt 25394_16242.flt 25394_16242.adapt.sm 1250 .25 4.0adf部分計算干涉圖像的功率譜，根據(jù)功率譜設(shè)計濾波器對部分計算干涉圖像的功率譜，根據(jù)功率譜設(shè)計濾波器對干涉圖進展濾波。還可以生成相關(guān)圖像。干涉圖進展濾波。還可以生成相關(guān)圖像。adf 25394_16242.flt 25394_16242.sm 25394_16242 1250 0.5 32 7 干涉干涉SAR處置器處置器ISP相位解纏相位解纏從干涉圖中得到的相位差實踐上只是主值，其取值范圍在從干涉圖中得到的相位

22、差實踐上只是主值，其取值范圍在( ， 之間，要得到之間，要得到真實的相位差必需在這個值的根底上加上或減去真實的相位差必需在這個值的根底上加上或減去 的整數(shù)的整數(shù)倍。倍。常見的解纏算法：枝切法常見的解纏算法：枝切法(branch cut)、最小二乘方法、最小二乘方法(Least-squares Method)、最小費用流法、最小費用流法 (Minimal cost flow methods)、卡爾曼濾波等方法。、卡爾曼濾波等方法。Gamma里里面面采用了采用了branch-cut region growing algorithm和和minimum cost flow (MCF) techniqu

23、es and a triangular irregular network (TIN)兩兩種方法。種方法。干涉干涉SAR處置器處置器ISPbranch-cut region growing algorithm(普通步驟普通步驟)處理步驟處理步驟用到的命令用到的命令低相干區(qū)域的掩膜Corr_flogCorr_flog中子區(qū)域的掩膜neutronneutron殘差點的測定residueresidue采用中性樹連接殘差點Tree_cc or tree_gzwTree_cc or tree_gzw相位解纏grassesgrasses低相關(guān)區(qū)域的掩膜低相關(guān)區(qū)域的掩膜由于遭到噪聲的影響，相關(guān)性比較低的地域

24、不能參與解纏。采用由于遭到噪聲的影響，相關(guān)性比較低的地域不能參與解纏。采用corr_flag程序?qū)Φ拖嚓P(guān)區(qū)域掩膜：程序?qū)Φ拖嚓P(guān)區(qū)域掩膜：corr_flag 25394_16242 25394_16242.flag 1250 干涉干涉SAR處置器處置器ISP生成一個25394_16242.flag的掩膜文件，相關(guān)值低于0.3的用0標(biāo)注，大于0.5的用1標(biāo)注?？梢圆捎胐isflag顯示掩膜文件。 disflag 25394_16242.flag 1250中子區(qū)域的掩膜可選根據(jù)強度影像添加中子區(qū)域可以排除雷達(dá)陰影由于雷達(dá)陰影區(qū)域的相關(guān)系數(shù)很小，故這一步可以省去，采用neutron。neutron 2

25、5394.mli 25394_16242.flag 1250 6.0同樣可以采用disflag顯示掩膜后的圖像。 殘差點的測定殘差點的測定經(jīng)過一個經(jīng)過一個22大小的封鎖途徑單元的簡單計算可以檢測出這大小的封鎖途徑單元的簡單計算可以檢測出這些殘差點：些殘差點：那么可以將殘差點定義為：那么可以將殘差點定義為：當(dāng)當(dāng)s不等于不等于0的時候，即為殘差點，的時候，即為殘差點，大于大于0為正殘差點，小于為正殘差點，小于0為負(fù)殘差點。為負(fù)殘差點。),() 1,(1jijiwww) 1,() 1, 1(2jijiwww) 1, 1(), 1(3jijiwww), 1(),(4jijiwww),(jiw) 1,(

26、jiw), 1(jiw) 1, 1(jiw2134干涉干涉SAR處置器處置器ISP0.0 0.3 0.5 0.3 0.9 +1 0 0 -10.8 0.5 0.3 0.4 0.7 以逆時針為準(zhǔn)，假設(shè)被纏繞的數(shù)據(jù)范圍為0,1對于最左邊的一個封鎖途徑有S1 = (0.0-0.8)+(0.8-0.5)+(0.5-0.3)+(0.3-0.0)=(-0.8+1)+0.3+0.2+0.3=+1同理可求S2=0,S3=0,S4=-1。干涉干涉SAR處置器處置器ISPGamma采用residue測定殘差點residue 25394_16242.sm 25394_16242.flag 1250同樣采用disfl

27、ag顯示更新的.flag文件。采用中性樹銜接殘差點tree_cc or tree_gzw本次采用tree_cctree_cc 25394_16242.flag 1250 64同樣采用disflag可以顯示.flag文件，黑色區(qū)域參與解纏，其他顏色的不參與，點擊其他顏色的象元，可以識別不能參與解纏的緣由。干涉干涉SAR處置器處置器ISP相位解纏相位解纏采用采用grasses解纏相位，從用戶定義的象元開場解纏解纏相位，從用戶定義的象元開場解纏(默許值為圖像的中心象默許值為圖像的中心象元元)，普通在相關(guān)值比較的點開場解纏。，普通在相關(guān)值比較的點開場解纏。 grasses 25394_16242sm

28、25394_16242.flag 25394_16242.sm_unw 1250 1 - - - - - 采用采用disrmg顯示解纏后的圖像：顯示解纏后的圖像：disrmg 25394_16242. sm_unw - 1250干涉SAR處置器ISPPhase unwrapping with Minimum Cost Flow (MCF) techniques普通的過程非常簡練普通的過程非常簡練為了得到更準(zhǔn)確、有效的結(jié)果，可采用一下的步驟：為了得到更準(zhǔn)確、有效的結(jié)果，可采用一下的步驟：處理步驟相關(guān)命令解纏掩膜的生成(可選)rascc_maskMCF and triangulation進行解纏m

29、cf處理步驟相關(guān)命令解纏掩膜的生成(可選)rascc_mask自適應(yīng)降低掩膜的采樣(可選)rascc_mask_thinningMCF and triangulation進行解纏mcf加權(quán)內(nèi)插填補解纏后圖像的缺口interp_ad用內(nèi)插后的解纏相位為模板解纏初始干涉圖unw_model干涉干涉SAR處置器處置器ISP解纏掩膜的生成解纏掩膜的生成(可選可選)把相關(guān)值低于閾值的象元屏蔽，不參與解纏，采用把相關(guān)值低于閾值的象元屏蔽，不參與解纏，采用rascc_maskrascc_mask 25394_16242 25394.mli 1250 1 1 0 1 1 0.3 - - - - - 25394_16242.mask.ras把相關(guān)值低于把相關(guān)值低于0.3的象元值的象元值NULL。自順應(yīng)降低掩膜的采樣自順應(yīng)降低掩膜的采樣(可選可選)主要是可以減少主要是可以減少MCF解纏中全局最優(yōu)步驟的采樣個數(shù)，對解纏中全局最優(yōu)步驟的采樣個數(shù)，對比較大幾乎沒有區(qū)域比較大幾乎沒有區(qū)域不參與解纏的圖像可以采用這一步，對普通的小圖像，通不參與解纏的圖像可以采用這一步，對普通的小圖像，