干涉SAR处理器IS.ppt

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1、2023/9/26,Beijing oriental titan technology co.,ltd.北京东方泰坦科技股份有限公司,*,干涉SAR处理器（ISP）,干涉SAR处理器（ISP）,Gamma干涉SAR处理器（ISP）包含了生成干涉纹图、高程和相干系数图的一系列算法。处理步骤包括：从轨道数据中估计基线，干涉图像对的精确配准，干涉纹图的生成（包括普通的光谱带通滤波），干涉图相干系数的估计，去除平地相位，干涉纹图的自适应滤波，使用枝切法或基于不规则三角网的最小费用流算法进行相位解缠，从地面控制点估计干涉基线的精度，生成数字高程，高程和坡度图的校正和插值。ISP支持ESA PAF处理的S

2、LC和PRI数据的绝对辐射定标，同时也支持从SLC图像对开始的偏移跟踪技术。ISP同时也是差分干涉软件的基础平台。,干涉SAR处理器（ISP）,ISP流程图,干涉SAR处理器（ISP）,数据预处理做干涉采用的是SLC数据(single look complex)，SLC数据的来源有两种途径：1 利用MSP模块用raw数据获得SLC数据（可以直接用于ISP）2 从数据供应商获得SLC数据（需要转换为ISP兼容的格式）采用par_命令，facility为数据供应商的名字。以ERS、ENVISAT和TerraSAR-X为例：par_ESA_ERS LEA_01.001 960515.par DAT_

3、01.001 960515.slc960515.par为参数文件，960515.slc为SLC数据文件。par_ASAR ASA_IMS_1PNUPA20031203_061259_000000162022_00120_09192_0099.N1 25394par_TX_SLC TSX1_SAR_SSC_SM_S_SRA_20080321T133220_20080321T133228.xml IMAGE_HH_SRA_strip_011.cos 20080321.par 20080321.slc,干涉SAR处理器（ISP）,显示SLC数据disSLC显示单幅SLC影像disSLC 16242.

4、slc 2500 1 0 1 0.5 1dis2SLC同时显示两幅SLC影像dis2SLC 16242.slc 25394.slc 2500 2500 1 0-1.5 1rasSLC 可以把SLC数据保存为.ras和.bmp格式。rasSLC 16242.slc 25001 0 1 1 1.5 1 1 0 16242.bmp,干涉SAR处理器（ISP）,卫星轨道的修正：要么增加卫星的状态向量，要么改进元数据里面卫星的位置和速度的精度。这一步在MSP模块已经完成，如果采用的是外部数据，在ISP模块中，卫星轨道是要纠正的。增加卫星的状态向量：采用ORB_prop_SLC改进卫星的状态向量：对于ES

5、A、ENVISAT数据采用外部的精密轨道数据可以改进卫星的状态向量。对于DELFT orbits、PRC Precision Orbits和DORIS Precision Orbits精密轨道数据，分别采用DELFT_vec2、PRC_vec和DORIS_vec程序。,干涉SAR处理器（ISP）,获取影像的角落坐标：SLC_corners根据获得角落坐标下载SRTM数据：以16242为例，,下载地址：拼接数据:a1=imread(SRTM_f03_n029e057.tif)；%读取剩余的5个；C=a1 a2 a3;a4 a5 a6;fid=fopen(.dem,w,b);count=fwrit

6、e(fid,c,int16);fclose(fid),干涉SAR处理器（ISP）,生成偏移值文件和估计初始偏移值：采用dis2SLC程序可以查看影像对之间的相对偏移：dis2SLC 16242.SLC 25394.SLC 2500 2500计算影像对之间的偏移量，首先采用create_offset创建处理/偏移参数文件：create_offset 25394.SLC.par 16242.SLC.par 25394_16242.off 1 2 10 1:intensity cross-correlation(deflaut)2:fringe visibility推荐采用.off作为偏移文件的后缀

7、名。,干涉SAR处理器（ISP）,偏移量的初始估计1）人为估计距离和方位向的初始偏移值。（比较繁琐）2）采用程序init_offset_orbit和init_offset自动估计初始偏移值。（推荐采用）第2种方法首先采用init_offset_orbit依据轨道信息猜测初始偏移值，然后采用init_offset改进这个猜测值。为了避免模糊问题和取得准确的估计值。init_offset首先进行多视处理，然后在单视处理。例如：init_offset_orbit 25394.SLC.par 16242.SLC.par 25394_16242.offinit_offset 25394.SLC 1624

8、2.SLC 25394.SLC.par 16242.SLC.par 25394_16242.off 2 10,干涉SAR处理器（ISP）,生成精密偏差估计多项式1.估计偏移值（亚象元的精度）1）根据影像的强度值。（offset_pwr）2）根据复数影像的相干性。（offset_SLC）本次例子我们采用offset_pwr如下：offset_pwr 25394.SLC 16242.SLC 25394.SLC.par 16242.SLC.par 25394_16242.off offs snr 128 128 offsets 1 8 8 7.0采用offset_SLC的例子如下：offset_SL

9、C 25394.SLC 16242.SLC 25394.SLC.par 16242.SLC.par 25394_16242.off offs snr 128 128 offsets 1 8 8 3.0如果没有得到好的估计量，就需要检查初始偏移值的质量、影像间的对比度、基线长度和影像纹理的变化。,干涉SAR处理器（ISP）,2.生成偏移多项式依照上面获得偏移值，采用offset_fit程序获得采用最小二乘方法确定的双线性偏移多项式。offset_fit offs snr 25394_16242.off coffs coffsets 7.0 3 0在屏幕上查看配准误差，如果小0.2个象元则继续下面

10、的处理，如果过大就要改进偏移多项式。从程序offset_pwr(或offset_SLC)到offset_fit。通过改变改变下面一个或多个参数知道满意的结果：影像块的数目 影像块的大小 阈值大小 配准多项式系数个数,干涉SAR处理器（ISP）,生成干涉图1）采用interf_SLC程序直接从配准的SLC像对生成干涉图和配准后的强度 图像2）采用SLC_interp生成干涉图，它首先依据参考影像的结构给副影像重采样，然后再利用配准后的影像生成干涉图，没有生成配准后的强度图像。此例我们采用第一种方法：interf_SLC 25394.SLC 16242.SLC 25394.SLC.par 1624

11、2.SLC.par 25394_16242.off 25394.mli 16242.rmli 25394_16242.int 2 10-1 1显示干涉图的命令：dismph、dismph_pwr(同时显示干涉图和强度图)dismph 25394_16242.int 1250dismph_pwr 25394_16242.int 25394.mli 1250,如果采用SLC_interp，则程序如下：SLC_interp 16242.SLC 25394VV.SLC.par 16242.SLC.par 25394_16242.off SLC_intf 25394.SLC 16242.rslc 253

12、94.SLC.par 16242.rslc.par 25394_16242.off25394_16242.int 2 10-1 1要生成干涉图SUN栅格格式或者bmp格式的影像，可以采用程序rasmph或者rasmph_pwr,干涉SAR处理器（ISP）,干涉SAR处理器（ISP）,基线估计1)采用base_orbit从轨道信息估计基线。2）采用FFT从干涉图的条纹变化率估计基线，使用程序base_est_fft。采用base_init也可以实现这两种方法。此例的程序如下：base_init 25394.SLC.par 16242.SLC.par 25394_16242.off 25394_1

13、6242.int25394_16242.base 2 1024 1024采用base_perp可以获得基线平行和垂直分量。base_perp 25394_16242.base 25394.SLC.par 25394_16242.off,去除平地效应InSAR的相位值是多个因素的综合体，可以用下面的式子表示：,干涉成像时平坦的地面也会产生干涉条纹，这些条纹和地形起伏所引起的条纹迭加在一起，使得条纹更加复杂，增加了解缠的难度。采用ph_slope_base可以把平地效应从干涉图去除：ph_slope_base 25394_16242.int 25394.SLC.par 25394_16242.of

14、f 25394_16242.base 25394_16242.flt显示去平后的干涉图：dismph_pwr 25394_16242.flt 25394.mli 1250,干涉SAR处理器（ISP）,相干性的计算相干性的计算公式：,采用cc_wave计算相干性：cc_wave 25394_16242.flt 25394.mli 16242.rmli 25394_16242.cc 1250 5 5 1显示相干图：discc 25394_16242.cc 1250discc 25394_16242.cc 25394.mli 1250,干涉SAR处理器（ISP）,干涉SAR处理器（ISP）,干涉图滤

15、波在进行解馋之前，有两个问题是必须考虑的：1 相位噪声 2 干涉相位的不连续可以通过滤波的方法解决。多视处理也能达到滤波的目的，但是降低了空间分辨率。multi_cpx 25394_16242.flt 25394_16242.off 25394_16242.fi 25394_16242.o 2 2 0自适应滤波：adapt_filt和adfadapt_filt利用复数干涉图，计算局部坡度，沿着斜坡计算干涉相位的平均值。adapt_filt 25394_16242.flt 25394_16242.adapt.sm 1250.25 4.0adf局部计算干涉图像的功率谱，依据功率谱设计滤波器对干涉图

16、进行滤波。还可以生成相干图像。adf 25394_16242.flt 25394_16242.sm 25394_16242.cc 1250 0.5 32 7 8,干涉SAR处理器（ISP）,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(，之间，要得到真实的相位差必须在这个值的基础上加上或减去 的整数倍。常见的解缠算法：枝切法(branch cut)、最小二乘方法(Least-squares Method)、最小费用流法(Minimal cost flow methods)、卡尔曼滤波等方法。Gamma里面采用了branch-cut region growing algorithm

17、和minimum cost flow(MCF)techniques and a triangular irregular network(TIN)两种方法。,干涉SAR处理器（ISP）,branch-cut region growing algorithm(一般步骤),低相干区域的掩膜由于受到噪声的影响，相干性比较低的地区不能参与解缠。采用corr_flag程序对低相干区域掩膜：corr_flag 25394_16242.cc 25394_16242.flag 1250 0.3,干涉SAR处理器（ISP）,生成一个25394_16242.flag的掩膜文件，相干值低于0.3的用0标注，大于0.

18、5的用1标注。可以采用disflag显示掩膜文件。disflag 25394_16242.flag 1250中子区域的掩膜（可选）根据强度影像增加中子区域可以排除雷达阴影（由于雷达阴影区域的相干系数很小，故这一步可以省去），采用neutron。neutron 25394.mli 25394_16242.flag 1250 6.0同样可以采用disflag显示掩膜后的图像。,残差点的测定通过一个22大小的封闭路径单元的简单计算可以检测出这些残差点：则可以将残差点定义为：当s不等于0的时候，即为残差点，大于0为正残差点，小于0为负残差点。,干涉SAR处理器（ISP）,0.0 0.3 0.5 0.3

19、 0.9+1 0 0-10.8 0.5 0.3 0.4 0.7,以逆时针为准，假设被缠绕的数据范围为0,1对于最左边的一个封闭路径有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SAR处理器（ISP）,Gamma采用residue测定残差点residue 25394_16242.sm 25394_16242.flag 1250同样采用disflag显示更新的.flag文件。采用中性树连接残差点tree_cc or tree_gzw本次采用tree_cctree_c

20、c 25394_16242.flag 1250 64同样采用disflag可以显示.flag文件，黑色区域参与解缠，其他颜色的不参与，点击其他颜色的象元，可以识别不能参与解缠的原因。,干涉SAR处理器（ISP）,相位解缠采用grasses解缠相位，从用户定义的象元开始解缠(默认值为图像的中心象元)，一般在相干值比较的点开始解缠。grasses 25394_16242sm 25394_16242.flag 25394_16242.sm_unw 1250 1-采用disrmg显示解缠后的图像：disrmg 25394_16242.sm_unw-1250,干涉SAR处理器（ISP）,Phase un

21、wrapping with Minimum Cost Flow(MCF)techniques一般的过程非常简练为了得到更准确、有效的结果，可采用一下的步骤：,干涉SAR处理器（ISP）,解缠掩膜的生成(可选)把相干值低于阈值的象元屏蔽，不参与解缠，采用rascc_mask把相干值低于0.3的象元值NULL。自适应降低掩膜的采样(可选)主要是能够减少MCF解缠中全局最优步骤的采样个数，对比较大几乎没有区域不参与解缠的图像可以采用这一步，对一般的小图像，通常可以省略。这一步采用rascc_mask_thinningrascc_mask_thinning 25394_16242.mask.ras 2

22、5394_16242.cc 1250 25394_16242.mask_thinned.ras 3 0.3 0.4 0.5同样采用disras显示disras,干涉SAR处理器（ISP）,MCF and triangulation进行解缠 mcf 25394_16242.sm 25394_16242.cc 25394_16242.mask_thinned.ras 25394_16242.unw0 1250 1 100 100-1 1-用滤波后的图像作为所需的干涉图 相干系数图像作为定权数据采用disrmg显示解缠后的图像disrmg 25394_16242.unw0 1250从图中可以看到解缠

23、后的图像是不连续的，存在空隙，所以要内插填补这些空隙。加权内插填补解缠后图像的缺口采用interp_ad，根据空隙的大小自适应选择内插窗口。interp_ad 25394_16242.unw0 25394_16242.unw0_inter 1250 32 8 16 2显示内插后的解缠图使用disrmgdisrmg 25394_16242.unw0_inter-1250,干涉SAR处理器（ISP）,用内插后的解缠相位为模板解缠初始干涉图采用unw_model，操作如下：unw_model 25394_16242.sm 25394_16242.unw0_inter 25394_16242.mod.unw 1250-显示接餐后的图像，采用disrmgdisrmg 25394_16242.mod.unw(25394.mli)1250同时显示两幅解缠图像采用dis2rmg,干涉SAR处理器（ISP）,