Ракурс
English info@racurs.ru

О программе

Области применения

Технологические схемы

Процессор геокодирования

Интерферо- метрический процессор

Программа выявления изменений когерентности

Стерео процессор

Поляриметрический процессор

Программные средства улучшения изображений

Процессор распознавания нефтяных пятен

Процессор обнаружения кораблей

Программа анализа морского волнения

Программные средства оценки качества РЛИ

Программа когерентного совмещения РЛИ

Подробные спецификации

Примеры

 НОВОСТИ  О КОМПАНИИ  ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ  ДАННЫЕ ДЗЗ  УСЛУГИ  ОБУЧЕНИЕ  ПОДДЕРЖКА  БИБЛИОТЕКА  КОНТАКТЫ  ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 
 ЦФС PHOTOMOD  PHOTOMOD GeoMosaic  PHOTOMOD UAS  PHOTOMOD Radar  PHOTOMOD Conveyor  PHOTOMOD Lite  Панорама  Стереомониторы  Цены 

Интерферометрический процессор

Модуль создания цифровых моделей рельефа интерферометрическим методом

Интерферометрический процессор создаёт на выходе матрицу абсолютных или относительных высот рельефа над опорным эллипсоидом WGS84 в географической проекции с заданным пользователем межпиксельным расстоянием.
Входными данными процессора служат пары снимков с РСА RADARSAT-1, RADARSAT-2, ERS-1/2, SIR-C/X, ENVISAT, ALOS PALSAR, TerraSAR-X, COSMO-SkyMed. Для формирования абсолютных высот рельефа требуется знание абсолютной высоты одной или более наземной контрольной точки. Имеется возможность коррекции орбитальных данных для входных снимков.
Интерферометрическая обработка — достаточно сложный процесс. Однако, процессор построен так, чтобы минимизировать требования к пользователю с точки зрения знания основ радарграмметрии.
Точность восстановления рельефа по высоте составляет 1-3 метра для поверхности без растительности. Процессор позволяет также формировать поле смещений поверхности по данным двух, трёх или четырёх съёмок методами дифференциальной интерферометрии.

Процесс интерферометрической обработки

Импорт данных и служебной информации

 Чтение файлов РЛ данных.

 Чтение параметров из формата CEOS.

 Формирование параметров для обработки.

Совмещение снимков

 Поиск идентичных точек на основном и вспомогательном снимках.

 Трансформирование вспомогательного снимка в геометрию основного снимка.

 Нахождение области перекрытия снимков.

Вспомогательный снимок, трансформированный в геометрию основного снимка
Предварительная обработка

 Выделение интересующего участка.

 Задание параметров некогерентного накопления.

   
   
Формирование файлов интерферограммы и когерентности

 Расчёт коэффициентов компенсации набега фазы по дальности и по азимуту.

 Комплексное перемножение основного и трансформированного вспомогательного снимков.

Матрицы интерферограммы и когерентности
   
Фильтрация интерферограммы

 Локальное оценивание параметров фазового шума.

 Расчёт отфильтрованных фазовых значений.

Матрица отфильтрованной интерферограммы
   
Развёртка фазы

 Пересчёт относительных значений разности фаз [0, 2pi] в абсолютные.

Матрица абсолютной фазы
Пересчёт абсолютных значений фазы в высоту

 Преобразование фазовых значений в высоту.

 Геореференцирование матрицы высот.

Матрица высот в наземной системе координат
Геокодирование матрицы высот

 Геокодирование матрицы высот.

 Орторектификация матрицы высот.

Матрица абсолютных высот рельефа в географической проекции

Совмещение изображений на уровне лучше 1/8 элемента изображения необходимо для точного подсчета интерферограммы. Иначе резко возрастает вероятность появления фазовых ошибок. Главная цель совмещения изображений - это пересчитать растр вспомогательного изображения в геометрию основного изображения с помощью афинного преобразования. При этом предполагается, что спутниковые орбиты почти параллельны и афинного преобразования достаточно для коррекции растра вспомогательного изображения.

Подсчет интерферограммы и когерентности

Интерферограмма есть результат комплексного перемножения основного изображения и изображения комплексно-сопряженного к вспомогательному.

В результате формируется разностно-фазовая картина поверхности. Кроме того, одновременно выполняется компенсация фазовых набегов интерферограммы по линии наземной дальности и по азимуту. Компенсация фазового набега по линии наземной дальности необходима потому, что разностно-фазовое изображение содержит в себе информацию как о высоте объекта наблюдения, так и о расстоянии до него. Компенсация фазового набега по азимуту необходима в силу непараллельности спутниковых орбит при получении основного и вспомогательного изображений.

 Выбор режима "Точно" означает расчет коэффициентов компенсации для каждого элемента изображения индивидуально. При этом увеличивается время на проведение операции.

 В режиме "Быстро" используются коэффициенты компенсации, рассчитанные для центрального столбца и центральной строки снимка.

 В режиме "Без компенсации" компенсация фазового набега не производится.

Одновременно с подсчетом интерферограммы проводится подсчет когерентности. Когерентность - это параметр, характеризующий согласованность (корреляцию) значений основного и вспомогательного изображения. Близкое к единице значение когерентности говорит о хорошем соотношении сигнал/шум для интерференционной картины.

Значение когерентности:

0.0 - 0.3 - низкое. Характерно для областей интерферограммы, где происходят разрывы фазы.

0.3 - 0.5 - удовлетворительное. Характерно для участков с изменившимися за период между съемками электрическими характеристиками.

0.5 - 0.7 - хорошее.

0.7 - 1.0 - отличное.

Интерферограмма Когерентность

Фильтрация

Фильтрация интерферограммы необходима для повышения соотношения сигнал/шум. Спекл-шум, характерный для когерентных систем, присутствует как на радиолокационных изображениях, так и на интерферограмме. Он ухудшает визуальное восприятие самой интерферограммы, а главное, значительно затрудняет работу алгоритма развёртки фазы и ухудшает качество полученной матрицы абсолютных фаз.

Необходимо отметить, что при фильтрации неизбежно происходит ухудшение пространственного разрешения обрабатываемого изображения. Поэтому при задании параметров алгоритма фильтрации желательно принимать во внимание этот факт и избегать слишком интенсивной фильтрации интерферограммы.

Для использования доступны следующие фильтры:

 Усредняющий фильтр. Самый простой из доступных фильтров. С математической точки зрения эквивалентен построению плоскости на некотором множестве точек методом наименьших квадратов. Работает быстро, но качество фильтрации не всегда высокое. Фильтрация тем сильнее, чем больше размер окна фильтрации. Фильтрация с окном размера 1x1 означает отсутствие фильтрации.

 Адаптивный спектральный фильтр. При работе использует двумерное преобразование Фурье. В качестве адаптирующего параметра используется уровень когерентности. Согласованно с уровнем когерентности подбирается значение параметра интенсивности фильтрации в пределах от Мин до Макс. Чем ниже уровень когерентности в окрестности данного элемента изображения, тем ближе к Макс будет значение параметра интенсивности.

Отфильтрованная интерферограмма

Развертка фазы

Развёртка фазы призвана решить проблему фазовой неоднозначности. Интерферограмма до развёртки фазы содержит значения фазы в пределах 0-360 градусов, в то время, как необходимо знание абсолютного значения фазы. Задача сводится к добавлению нужного числа фазовых циклов к каждому фазовому измерению. Решение задачи осложняется наличием на интерферограмме фазовых шумов и, так называемых, "разрывов" фазы, что делает решение задачи сложным теоретически и ёмким вычислительно.

Существует множество методов решения задачи развертки фазы. Для использования доступны следующие методы:

 Безвесовая развертка фазы. Самый простой алгоритм на основе метода наименьших квадратов.

 Метод итераций Пикарда. Алгоритм на основе метода наименьших квадратов с использованием метода итераций Пикарда для решения системы линейных алгебраических уравнений.

 Метод сопряженных градиентов. Алгоритм на основе метода наименьших квадратов с использованием метода сопряженных градиентов для итерационного решения системы линейных алгебраических уравнений.

 Метод растущих пикселей. Алгоритм, реализующий локальный подход в развертке фазы. Развертка фазы проводится от развернутого элемента изображения к ближайшему неразвернутому. Качество работы алгоритма проверяется пороговыми тестами.

Есть также возможность пропуска этапа развертки фазы. Это может пригодиться в случае местности с незначительными перепадами высот, когда в пределах интерферограммы изменение фазы не пересекает границу 0-360 градусов.

Абсолютная фаза

Пересчет значений абсолютной фазы в высоту

Значения абсолютной фазы можно трансформировать в относительные, либо в абсолютные значения высоты.

Для пересчета абсолютной фазы в относительные значения высоты необходимо лишь указать точку, относительно которой производится пересчет. Результатом пересчета является изображение, для которого сохранена разница высот между двумя соседними элементами изображения.

Для пересчета абсолютных фазовых значений в абсолютные значения высоты необходимо указать несколько точек, высоты в которых достоверно известны. Желательно, чтобы контрольные точки были равномерно распределены по изображению. Результатом пересчета является изображение высот, отсчитываемых от опорного эллипсоида.

Геокодирование

На этом этапе проводится геокодирование матрицы высот, полученных на этапе пересчета абсолютных фазовых значений в высоту. Рельеф при этом переводится в географическую систему координат: широта-долгота-высота над опорным эллипсоидом. Предоставляется возможность выбора геометрических размеров сетки выходного файла по широте и долготе. В результате получается файл, представляющий собой цифровую модель рельефа.
Цифровая модель рельефа 3D-перспектива

Обработка дифференциально-интерферометрических данных

Интерферометрический процессор позволяет обрабатывать данные радиолокационных съёмок, полученные в дифференциально-интерферометрическом режиме (трёхпроходная и четырёхпроходная интерферометрия). Дифференциально-интерферометрический набор данных представляет собой три или четырё снимка, каждый из которых составляет интерферометрическую пару любому другому снимку из этого набора. Обрабатывая попарно снимки такого набора можно получить дифференциальную интерферограмму, т.е. картину изменения поля разностных фаз (интерферограмм) за некоторый промежуток времени. С учётом знания геометрии обзора при съёмке всех сюжетов набора можно пересчитать значения фаз дифференциальной интерферограммы в изменения рельефа, происшедшие между съёмками обрабатываемых пар. Такие изменения могут быть обусловлены как вертикальными, так и горизонтальными подвижками подстилающей поверхности. Поскольку значения дифференциальной интерферограммы непосредственно зависят от длины волны РСА, могут быть определены смещения на поверхности сантиметрового или даже миллиметрового масштаба.
Основной
снимок
Первый
вспомогательный
снимок
Второй
вспомогательный
снимок
Третий
вспомогательный
снимок

Обработка дифференциально-интерферометрических данных в процессоре производится последовательно на тех же закладках, что и обработка интерферометрических пар, со следующими особенностями.

 Совмещение изображений
Растры двух или трёх вспомогательных изображений пересчитываются в геометрию изображения, выбранного в качестве основного. Процесс набора контрольных точек и афинного преобразования для каждого вспомогательного снимка такой же, как и в случае интерферометрической обработки. Интерферограмма есть результат комплексного перемножения основного изображения и изображения, комплексно-сопряженного к вспомогательному.
Первая
интерферограмма
Вторая
интерферограмма

 Фильтрация
На этапе фильтрации обе интерферограммы фильтруются независимо теми же алгоритмами, что и при формировании рельефа интерферометрическим методом.

 Развёртка фазы
Развёртка фазы производится индивидуально для каждой интерферограммы, на этой же закладке формируется и дифференциальная интерферограмма.
Первая
интерферограмма
Вторая
интерферограмма

 Пересчёт фазы в высоту
В случае дифференциально-интерферометрической обработки на этой закладке значения фазы пересчитываются в смещения поверхности вдоль линии визирования радиолокатор-поверхность по направлению на радиолокатор или от него.
Матрица смещений
поверхности
Карта смещений

 Геокодирование
На этапе геокодирования в географическую систему координат (широта — долгота — высота) над опорным эллипсоидом пересчитывается матрица смещений поверхности.
Геокодированная матрица
смещений поверхности
Интерферометрическая
ЦМР

Подписка на новости 129366, г. Москва
ул. Ярославская, д. 13А, офис 15
Tel   (495) 720-51-27 (многоканальный)
Fax   (495) 120-40-17
Последнее обновление: 16.05.2019© Ракурс, 2004-2019