基于掩膜的加权卡尔曼滤波相位解缠算法
Computer Engineering and Applications 计算机工程与应用
2013，49（10）1引言相位解缠是InSAR 进行数字高程模型提取和地表形变测量的关键步骤，自20世纪80年代以来一直是国内外学者研究的热点和难点问题。目前InSAR 相位解缠算法大致分为四大类：第一类是最小范数法[1-4]，如最小Lp 范数法，其主要思想是将相位解缠问题转化为求解纽曼边界的泊松方程问题。第二类是路径跟踪算法[5-7]，如质量图法，该算法不需要识别残差点，在相位质量图的指导下进行相位解缠。第三类是基于特征提取的方法[8]，如区域分割法，该算法根据干涉图条纹之间的相互关系，在积分时通过每个条纹进行加上或减去2π处理，达到相位解缠的目的。第四类是基于最优估计的方法[9-13]，如卡尔曼滤波法、网络
流法。网络流法的主要思想是将解缠相位的导数与缠绕相位的导数之间的差进行最小化。卡尔曼滤波相位解缠算法的基本思想是将相位解缠转化为状态估计问题，通过建立相位的状态空间模型和矢量观测方程，利用卡尔曼滤波求解真实相位。但由于原始雷达信号在处理过程中引入相干噪声和伪信号等导致相位数据不连续，引起局部相位误差，以及后处理过程中产生的插值误差、配准误差等，这些都使得解缠结果不准确[14]，为此本文提出一种基于掩膜的加权卡尔曼滤波相位解缠算法，首先在相位解缠之前对包缠数据进行掩膜处理，然后对掩膜后的高质量区域进基于掩膜的加权卡尔曼滤波相位解缠算法
闫满
YAN Man
1.山东科技大学信息科学与工程学院，山东青岛266510
2.潍坊学院计算机工程学院，山东潍坊261061
https://www.wendangku.net/doc/9f8059882.html,rmation Science and Engineering College,Shandong University of Science and Technology,Qingdao,Shandong 266510,China
https://www.wendangku.net/doc/9f8059882.html,puter Engineering College,Weifang University,Weifang,Shandong 261061,China
YAN Man.Weighted Kalman filter phase unwrapping algorithm based on mask and its https://www.wendangku.net/doc/9f8059882.html,puter Engineering and Applications,2013,49（10）：10-13.
Abstract ：The Kalman filter transforms the phase unwrapping problem into the state estimate issue to deal with phase unwrapping and noise eliminating at the same time.But the original radar signal and post-processing producing a lot of errors and others can cause phase discontinuity and local error propagation,unwrapped result is not accurate.Therefore,weighted Kalman filter phase unwrapping algorithm based on mask is proposed.Through the low-quality region in wrapped phase is masked,Kalman filter is implemented in the high-quality region after masked.When the high-quality region is unwrapped correctly,weighted Kalman filter is implemented in the masked off low-quality region,then a reliable unwrapping result is https://www.wendangku.net/doc/9f8059882.html,ing simulated data and InSAR data of ALOS satellite in Shandong Yanzhou mining area,it is verified that the proposed algorithm is effective and reliable.Key words ：phase unwrapping;weighted Kalman filter;InSAR;mask;error propagation
摘要：卡尔曼滤波将相位解缠转化为状态估计问题，同时实现相位解缠与噪声消除。由于原始雷达信号以及后处理过程中产生的诸多误差，造成相位数据不连续产生局部误差传递，使得解缠结果不准确。提出一种基于掩膜的加权卡尔曼滤波相位解缠算法。该算法通过对包缠数据中的低质量区域进行掩膜处理，对掩膜后的高质量区域进行卡尔曼滤波相位解缠，再对掩膜区域实施加权卡尔曼滤波相位解缠，得到了较为可靠的相位解缠结果。采用仿真数据和ALOS 卫星的山东兖矿地区干涉SAR 数据进行实验，验证了算法的有效性和可靠性。
关键词：相位解缠；加权卡尔曼滤波；InSAR ；掩膜；误差传递
文献标志码：A 中图分类号：TP722.6doi ：10.3778/j.issn.1002-8331.1210-0324
基金项目：国家自然科学基金（No.40874001）；海岛（礁）测绘技术国家测绘局重点实验室资助项目（No.2010A01）；潍坊学院引进人才博
士基金（No.2013BS15）。
作者简介：闫满（1979—），女，博士，讲师，研究领域为InSAR 技术及应用研究。E-mail ：yanmansdust@https://www.wendangku.net/doc/9f8059882.html,
收稿日期：2012-10-29修回日期：2013-01-23文章编号：1002-8331（2013）10-0010-04
CNKI 出版日期：2013-02-07https://www.wendangku.net/doc/9f8059882.html,/kcms/detail/11.2127.TP.20130207.1419.006.html
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