Сосновский Андрей Васильевич (Ural Federal University) Алгоритм Развёртывания Фазы При Интерферометрической Обработке Радиолокационных Данных AIST Conference 2015 http://aistconf.org

1. Сосновский Андрей Васильевич,
ведущий инженер Центра космического мониторинга УрФУ
АЛГОРИТМ РАЗВЁРТЫВАНИЯ ФАЗЫ ПРИ
ИНТЕРФЕРОМЕТРИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ
РАДИОЛОКАЦИОННЫХ ДАННЫХ
AIST-2015, г. Екатеринбург

2. ОСНОВНЫЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ
РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИСТЕМ ДИСТАНЦИОННОГО
ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ
• Повышение пространственного разрешения
радиолокационных снимков до 1 метра и
выше.
• Применения метода радиолокационной
интерферометрии для получения информации
о высоте поверхности;
• Возможность полной поляриметрической
съёмки и обработки;
• Создание группировок радиолокационных
спутников (TerraSAR-X/Tandem-X, Cosmo-
SkyMed-1,2,3,4).

3. Метод космической радиолокационной
интерферометрии
I проход II проход

4. ЭТАПЫ ИНТЕРФЕРОМЕТРИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
РАДИОЛОКАЦИОННЫХ ДАННЫХ

5. ПРОБЛЕМЫ, ВОЗНИКАЮЩИЕ ПРИ
ИНТЕРФЕРОМЕТРИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ
• выбор эффективных алгоритмов обработки
(фильтрации фазового шума и развертывания фазы);
• получение экспериментальных оценок точности
формируемых цифровых моделей рельефа;
• сложность и неоднозначность задачи
развёртывания фазы;
• оценивание уровня декорреляции (потери
когерентности) РЛ-данных, отбраковка
повреждённых участков

6. Цели работы
• Разработка и анализ алгоритма
развёртывания интерферометрической
фазы
• Разработка и анализ
модифицированных алгоритмов
оценки декорреляции (когерентности)
радиолокационных данных

7. Развёртывание интерферометрической фазы
,m nϕ ,m nψ

8. Фазовая неоднозначность
(данные радиолокатора ALOS PALSAR)
Высоты неоднозначности:
88 м 18 м

9. Методы развёртывания фазы
 Интегрирование фазового градиента со
вставкой ветвей отсечения (residue-cut)
 Метод наименьших квадратов
 Метод растущих пикселей (Region Growing)
 Метод целочисленной оптимизации
 Метод минимальной стоимости потока (MCF)
 Метод независимых диполей и.т.д.
Наиболее полный обзор: Шувалов Р.И. Дисс … канд. физ.-мат. наук, М.: 2011

10. Ошибки развёртывания фазы
~ОК Not ОК

11. РАЗРЫВЫ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ФАЗЫ
(«ФАЗОВЫЕ ОСТАТКИ» – «RESIDUES»; «ДИПОЛИ»)
01
02
( )
z z
w z
z z
−
=
−
Математическая модель фазового «диполя»:
01z 02z
Фазовые разрывы
(«остатки») на
интерферограмме
01z не является особой точкой ( )w z
{ }arg ( )w z

12. «АРТЕФАКТЫ» РАЗВЁРТЫВАНИЯ ДИПОЛЕЙ
Развёртывание по
вертикали
(построчно)
Развёртывание по
горизонтали
(по столбцам)
Развёртывание
алгоритмом
«Region Growing»

13. Составление трёхмерной многозначной
функции
0 20 40 60 80 100 0
50
1000
10
20
30
40
50
60
2
, , , ,
0.. ;
kj
N
m n k m n e
k Nr
π
ϕΦ = ×
=
Способ 1
{ } { },, , , , 2 ,
0..
m nm n p m n k
k r
ϕ π= +
=
Способ 2
0
20
40
60
80
100
0102030405060708090100
-4
-2
0
2
4
6
8
10
12
14
16
, , 0m n kΦ =

14. ДИПОЛИ НА ТРЁХМЕРНОЙ ФАЗОВОЙ КАРТИНЕ.
ПЕРЕМЫЧКИ МЕЖДУ ВЕТВЯМИ ТРЁХМЕРНОЙ ФАЗЫ

15. УСТРАНЕНИЕ ПЕРЕМЫЧЕК МЕЖДУ ВЕТВЯМИ
ТРЁХМЕРНОЙ ФАЗЫ

16. ОБРАБОТКА ФРАГМЕНТА ДАННЫХ ALOS PALSAR
,m nψ
0
,m nΨ

17. Благодарность
Авторы выражают благодарность
ЗАО «Компания «СОВЗОНД», ФГУП
«Госцентр «Природа» и ОАО
«Уралгеоинформ» за предоставление
радиолокационных космических снимков