干涉合成孔径声纳局部相干法复图像配准

钟何平; 李涵; 田振; 黄攀; 唐劲松

doi:10.13203/j.whugis20220762

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

干涉合成孔径声纳局部相干法复图像配准

摄影测量与遥感 | 更新时间：2026-11-05

- 干涉合成孔径声纳局部相干法复图像配准
- Complex Image Registration for Interferometric Synthetic Aperture Sonar with Local Coherence Method
- 武汉大学学报（信息科学版） 2025年50卷第4期页码：739-745
- 作者机构：
  
  1.海军工程大学电子工程学院，湖北武汉，430033
  2.潍坊学院数学与信息科学学院，山东潍坊，261061
- 作者简介：
  
  钟何平，博士，研究员，主要从事干涉信号处理和并行计算方向研究。1209041071@nue.edu.cn
  黄攀，博士，副教授。conan1986@126.com
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金(42176187;61671461;41304015);中国博士后科学基金(2015M582813);山东省自然科学基金(ZR2023MD122)
- DOI：10.13203/j.whugis20220762
  中图分类号： P237
- 收稿：2023-04-26，
  
  纸质出版：2025-04-05
- 稿件说明：
移动端阅览
钟何平,李涵,田振，等.干涉合成孔径声纳局部相干法复图像配准[J].武汉大学学报（信息科学版）,2025,50(4):739-745.

ZHONG Heping,LI Han,TIAN Zhen,et al.Complex Image Registration for Interferometric Synthetic Aperture Sonar with Local Coherence Method[J].Geomatics and Information Science of Wuhan University,2025,50(4):739-745.
钟何平,李涵,田振，等.干涉合成孔径声纳局部相干法复图像配准[J].武汉大学学报（信息科学版）,2025,50(4):739-745. DOI：10.13203/j.whugis20220762

ZHONG Heping,LI Han,TIAN Zhen,et al.Complex Image Registration for Interferometric Synthetic Aperture Sonar with Local Coherence Method[J].Geomatics and Information Science of Wuhan University,2025,50(4):739-745. DOI：10.13203/j.whugis20220762

摘要

复图像配准是干涉合成孔径声纳（interferometric synthetic aperture sonar

InSAS）信号处理中一个非常重要的处理步骤，直接影响到提取的干涉相位质量，关系到最终所重建的数字高程模型精度。为提升获取的缠绕相位质量，在充分分析InSAS成像特点的基础上，提出了一种基于局部相干法的InSAS缠绕相位获取方法。首先分析局部数据块内相位点距离差的变化特点，在此基础上论证了采用中心相位点距离差代替局部相邻相位点距离差的可行性，进一步导出了采用局部相干法提取缠绕相位的方法。仿真数据和实测数据实验结果表明：所提方法提取的缠绕相位质量显著优于经典复图像配准方法，残差点数量急剧减少，并且可有效克服传统复图像配准方法中全局偏移量拟合所带来的误差传播。

Abstract

Objectives

Complex image registration is a very important step during interferometric synthetic aperture sonar (InSAS) signal processing

and its performance is directly related to the accuracy of the final reconstructed digital elevation model. In order to improve the quality of the wrapped phase

a wrapped phase extraction method for InSAS based on local coherence method is proposed.

Methods

First

the variation characteristics of range difference in local phase data block are analyzed. According to the analysis

the feasibility of using the central phase point range difference to replace the local adjacent phase point range difference is proposed. Further

the method of extracting wrapped phase by coherent method is derived.

Results

The experimental results performed on simulated data and real data show that the quality of the extracted wrapped phase by the proposed method is significantly better than that of the classical method

the number of residues is sharply reduced

and the error propagation in the global fitting can be effectively overcome

which helps to verify the effectiveness of the proposed method.

Conclusions

The proposed method can effectively improve the quality of wapped phase extraction in the InSAS system.

关键词

Keywords

references

张森，唐劲松，陈鸣，等 . 干涉合成孔径声纳海试样机研制与试验［J］. 声学技术， 2012 ， 31 （ 2 ）： 167 - 173 .

ZHANG Sen ， TANG jinsong ， CHEN Ming ， et al . Development and Sea Trial of Interferometric Synthetic Aperture Sonar ［J］. Technical Acoustics ， 2012 ， 31 （ 2 ）： 167 - 173 .

HAYES M P ， GOUGH P T . Synthetic Aperture Sonar： A Review of Current Status ［J］. IEEE Journal of Oceanic Engineering ， 2009 ， 34 （ 3 ）： 207 - 224 .

刘纪元 . 合成孔径声呐技术研究进展［J］. 中国科学院院刊， 2019 ， 34 （ 3 ）： 283 - 288 .

LIU Jiyuan . Advancement of Synthetic Aperture Sonar Technique ［J］. Bulletin of Chinese Academy of Sciences ， 2019 ， 34 （ 3 ）： 283 - 288 .

ZHONG H P ， TANG J S ， ZHANG S ， et al . A Quality-Guided and Local Minimum Discontinuity Based Phase Unwrapping Algorithm for InSAR/InSAS Interferograms ［J］. IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters ， 2014 ， 11 （ 1 ）： 215 - 219 .

TIAN Z ， TANG J S ， ZHONG H P ， et al . Extended Range Doppler Algorithm for Multiple-Receiver Synthetic Aperture Sonar Based on Exact Analytical Two-Dimensional Spectrum ［J］. IEEE Journal of Oceanic Engineering ， 2016 ， 41 （ 1 ）： 164 - 174 .

黄攀，唐劲松，钟何平，等 . 基于有理函数曲面拟合的 InSAS 复图像配准新方法［J］. 武汉大学学报（信息科学版）， 2019 ， 44 （ 4 ）： 601 ‑ 607 .

HUANG Pan ， TANG Jinsong ， ZHONG Heping ， et al . A New InSAS Registration Method Based on Rational Function Surface Fitting ［J］. Geomatics and Information Science of Wuhan University ， 2019 ， 44 （ 4 ）： 601 ‑ 607 .

钟何平，唐劲松，马梦博，等 . 共享内存环境下的干涉合成孔径声呐复图像配准及优化方法［J］. 武汉大学学报（信息科学版）， 2019 ， 44 （ 8 ）： 1169 - 1173 .

ZHONG Heping ， TANG Jinsong ， MA Mengbo ， et al . Complex Image Registration Algorithm and Its Optimization for Interferometric Synthetic Aperture Sonar in Shared Memory Environment ［J］. Geomatics and Information Science of Wuhan University ， 2019 ， 44 （ 8 ）： 1169 - 1173 .

王青松，瞿继双，黄海风，等 . 联合实、复相关函数的干涉SAR图像配准方法［J］. 测绘学报， 2012 ， 41 （ 4 ）： 563 - 569 .

WANG Qingsong ， QU Jishuang ， HUANG Haifeng ， et al . A Method Based on Integrating Real and Complex Correlation Function for InSAR Image Coregistration ［J］. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica ， 2012 ， 41 （ 4 ）： 563 - 569 .

秦晓东，黄勇，刘维，等 . 干涉合成孔径声纳多视波动配准方法［J］. 应用声学， 2011 ， 30 （ 6 ）： 443 - 447 .

QIN Xiaodong ， HUANG Yong ， LIU Wei ， et al . A Multilook Average Fluctuation Function Method for Interferometic Sythetic Aperture Sonar Image Registration ［J］. Journal of Applied Acoustics ， 2011 ， 30 （ 6 ）： 443 - 447 .

刘宝泉，冯大政，李军侠，等 . 基于曲线拟合的干涉合成孔径雷达（InsAR）复图像自动配准算法［J］. 电子与信息学报， 2007 ， 29 （ 7 ）： 1666 - 1669 .

LIU Baoquan ， FENG Dazheng ， LI Junxia ， et al . An Image Automatic Registration Algorithm for InSAR Complex Images Based on Curve Fitting ［J］. Journal of Electronics & Information Technology ， 2007 ， 29 （ 7 ）： 1666 - 1669 .

黄攀，唐劲松，钟何平 . 干涉合成孔径声呐复图像配准分段曲面拟合法［J］. 武汉大学学报（信息科学版）， 2021 ， 46 （ 8 ）： 1259 - 1264 .

HUANG Pan ， TANG Jinsong ， ZHONG Heping . Piecewise Surface Fitting Method for Complex Image Registration of Interferometric Synthetic Aperture Sonar ［J］. Geomatics and Information Science of Wuhan University ， 2021 ， 46 （ 8 ）： 1259 - 1264 .

白生祥，郑春弟，张森 . 利用加权联合协方差矩阵拟合进行干涉相位估计［J］. 武汉大学学报（信息科学版）， 2016 ， 41 （ 4 ）： 475 - 481 .

BAI Shengxiang ， ZHENG Chundi ， ZHANG Sen . Interferometric Phase Estimation Based on Weighted Joint Covariance Matrix Fitting ［J］. Geomatics and Information Science of Wuhan University ， 2016 ， 41 （ 4 ）： 475 - 481 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

复杂地形条件下星载LiDAR与InSAR DEM平面位置校正

时空智能学：理论与应用

浅源中等地震近场剧烈形变的高分辨率L波段InSAR研究

多尺度地理空间数据更新方法概述

土壤水分机器学习遥感反演：进展与挑战