基于条纹方向和条纹等值线的ESPI和InSAR干涉条纹图处理方法

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出版者:科学出版社
作者:于起峰
出品人:
页数:153
译者:
出版时间:2007-1
价格:30.00元
装帧:
isbn号码:9787030186706
丛书系列:
图书标签:
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  • ESPI
  • InSAR
  • 干涉条纹
  • 条纹方向
  • 条纹等值线
  • 图像处理
  • 光学测量
  • 变形监测
  • 数字干涉
  • 相位解缠
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具体描述

本书重点介绍了作者提出的合成孔径雷达干涉(InSAR)与电子散斑干涉(ESPI)数据处理中的等值线相关干涉法等干涉条纹图处理的系列理论和方法。针对散斑场干涉中高强度散斑噪声严重劣化干涉相位图(场)的质量和精度的现象,等值线相关干涉法给出无干涉斑噪声、无相位模糊效应的干涉相位条纹图,并且突破、放宽了传统方法对原始数据图像幅数的限制。内容主要包括:散斑图像的干涉原理,条纹方位图,条纹等值线窗口、多种旋滤波与等值线窗口滤波的原理与方法,ESPI数据处理中的等值线相关干涉法及相移法、InSAR数据处理中的三幅子图等值线相关干涉法与三幅子图原始图像配准方法、利用条纹方位图的相位解缠绕方法。最后介绍了等值线相关干涉法的一些应用。

本书深入探讨了基于条纹方向和条纹等值线的两种先进干涉测量技术——电子散斑干涉测量(ESPI)和合成孔径雷达干涉测量(InSAR)——的干涉条纹图处理方法。在现代工程、地质勘探、形变监测以及材料科学等领域,精确捕捉和分析物体表面微小形变至关重要。ESPI和InSAR作为两种互补的非接触式测量手段,能够以亚波长甚至纳米级的精度探测形变,而其核心在于对干涉条纹图的有效解析。 干涉条纹图是ESPI和InSAR数据处理的直接输出,它蕴含着丰富的形变信息。条纹的亮度变化规律反映了光波或微波在测量对象表面传播路径的相位差,而相位差又与表面的形变量直接相关。然而,原始的干涉条纹图往往受到噪声、大气延迟、地形起伏以及几何失真等因素的影响,直接从中提取精确的形变数据面临巨大挑战。因此,发展高效、鲁棒的干涉条纹图处理方法成为关键。 本书的研究重点聚焦于利用干涉条纹图的两个重要特征:条纹方向和条纹等值线。 条纹方向是干涉条纹图中相邻条纹之间法线方向的局部走向。这个方向信息与形变梯度的方向密切相关,为形变场的解译提供了重要的空间线索。例如,在ESPI中,条纹方向可以指示形变最显著的方向,有助于区分不同类型的形变(如拉伸、压缩、弯曲)。在InSAR中,它还可以帮助区分形变梯度较大的区域,从而引导后续的相位解包裹过程。本书将详细阐述如何从原始干涉条纹图中提取可靠的条纹方向场,包括但不限于基于图像梯度、傅里叶变换、以及局部相位梯度的方法。我们将深入分析不同算法在噪声抑制、方向准确性以及计算效率方面的优劣,并探讨如何结合多尺度分析和滤波技术来提高方向提取的鲁棒性。 条纹等值线(或称相位等值线)是指连接具有相同相位值的点的曲线。在理想情况下,条纹等值线对应于形变量相同的区域。然而,由于相位解包裹的固有难度(即从2π的相位模糊中恢复真实相位),直接利用条纹等值线进行形变计算往往不可行。因此,本书将重点关注如何利用条纹等值线的拓扑特征和空间分布信息来辅助形变分析。例如,通过分析等值线的密度和曲率,可以推断形变场的局部特性。更重要的是,条纹等值线可以作为一种几何约束,用于改进相位解包裹算法的性能。我们将介绍基于图论、最小范数估计以及区域增长等方法,如何利用条纹等值线的连通性和相邻关系,来解决相位解包裹过程中出现的跳跃和错误。特别地,本书将探讨如何结合条纹方向和等值线信息,实现更精细化的相位解包裹,从而获得高精度的形变场。 在ESPI的处理方面,本书将涵盖从原始散斑图像对的干涉图生成、相位图提取,到如何利用条纹方向和等值线对相位图进行去噪、平滑以及初步的形变分析。我们将讨论不同光源和散斑噪声特性对条纹提取的影响,以及如何针对性地设计处理流程。 对于InSAR数据,本书将侧重于如何处理升轨和降轨、单视和多视的SAR影像对生成的干涉图。除了条纹方向和等值线的提取,还将重点讨论大气延迟效应、地形相位以及轨道误差等对干涉条纹图的影响,以及如何利用条纹特征和辅助数据(如DEM)来补偿这些误差,实现精确的形变监测。例如,通过分析条纹等值线在不同时间序列中的变化,可以识别和分离大气扰动和真实形变。 此外,本书还将探讨条纹方向和等值线在高级形变模型构建中的应用。例如,如何基于提取的条纹信息,反演形变场的应力应变关系,或者识别地表裂缝、滑坡等复杂形变模式。这些高级应用需要更深入的数学模型和数值算法,本书将提供相关的理论基础和实现思路。 本书的读者对象包括但不限于:遥感与测绘工程专业的学生、科研人员,地质、土木、航空航天等领域的工程师,以及对形变监测和精密测量技术感兴趣的专业人士。通过阅读本书,读者将能够: 1. 深入理解ESPI和InSAR干涉条纹图的物理含义及其与形变的关系。 2. 掌握提取和分析干涉条纹图的方向和等值线信息的核心技术和算法。 3. 学会如何利用条纹方向和等值线信息来提高相位图的质量和形变监测的精度。 4. 能够独立设计和实现针对不同应用场景的ESPI和InSAR干涉条纹图处理流程。 5. 为进一步研究更复杂的形变分析和建模打下坚实的基础。 本书的叙述风格将力求严谨而不失清晰,理论推导与实际应用相结合,配以丰富的图示和案例分析,旨在为读者提供一份全面、深入且实用的技术指南。

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读后感

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用户评价

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这本书的装帧设计虽然朴素,但内页的排版却透露出一种古典的美感。我留意到,作者在引用经典文献时,采用了非常规范的格式,这反映了作者对学术规范的尊重。在我看来,真正优秀的专业书籍,不仅要传授知识,还要引导读者建立正确的学术价值观。这本书在这一点上做得非常出色。阅读过程中,我发现自己不再是机械地接收信息,而是开始主动去探究“为什么”要用这种方法而不是另一种。这种启发性是很多干巴巴的教科书所不具备的。特别是书中关于噪声抑制策略的论述,作者没有简单地堆砌滤波器的种类,而是深入剖析了不同噪声源(如大气延迟、热噪声)的物理本质,并据此设计了针对性的处理流程。这种基于物理本质的系统性思考,是真正体现作者功力的部分,它远超出了单纯的技术手册范畴。

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这本书的行文风格是极其克制而精准的,几乎没有冗余的词句,每一个段落都像是经过精心打磨的数学证明,简洁有力,直指核心。我尤其欣赏作者在定义关键术语时所表现出的那种近乎苛刻的精确度。例如,在讨论相位解缠(Phase Unwrapping)的复杂性时,作者没有使用任何模糊的形容词,而是直接给出了不同算法的适用场景和计算复杂度对比,这种务实的态度在学术著作中非常难得。在我翻阅的章节中,作者对算法的局限性也毫不避讳地进行了剖析,这对于读者建立正确的技术认知至关重要。它告诉我们,任何强大的工具都有其边界,关键在于如何识别并规避这些边界。这种坦诚的态度,极大地增强了这本书的可信度和实用价值,让我觉得手中的这本书不仅仅是一本教材,更像是一位经验丰富的前辈在与我进行高水平的学术对话。

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这本书的深度和广度都超出了我的预期。起初,我以为它会更侧重于理论推导,但出乎意料的是,作者在案例分析上投入了巨大的篇幅。我特别关注了其中关于地质灾害监测的部分,书中详细描述了如何利用时序InSAR数据来追踪缓慢的地面沉降。那种严谨的误差分析和模型验证过程,体现了作者深厚的工程实践背景。更让我佩服的是,作者似乎并未局限于单一的技术路线,而是广泛借鉴了光学和微波遥感领域的处理经验,进行了一种跨学科的知识整合。阅读过程中,我多次停下来,反复思考作者提出的那种“多源数据融合”的理念,它不仅仅是技术上的叠加,更是一种思维范式的转变。这让我开始反思我们日常工作中可能存在的局限性,拓宽了我解决问题的思路。这本书无疑是为那些渴望从数据中挖掘出更深层次物理意义的科研工作者量身定做的。

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这本书给我的最大感受是它所蕴含的“工程美学”。它将复杂的电磁波干涉现象,通过严密的数学框架,转化成了可以被精确测量的工程数据。我特别喜欢其中对于误差源的系统性分类与量化分析部分,作者似乎将自己多年积累的“踩坑”经验都倾注其中,详细说明了如何区分系统误差和随机误差,以及在不同测量条件下如何优化参数配置以达到最佳的信噪比。这种对细节的极致追求,让我深刻体会到从理论走向实际应用的巨大鸿沟,以及如何跨越它。对于那些希望将遥感技术应用于实际工程检测项目的工程师来说,这本书提供的不仅仅是理论支撑,更是一套经过实战检验的、可操作性极强的流程指南。它让我感觉,只要掌握了书中的方法论,即便是面对一个全新的复杂地表形变问题,也能胸有成竹地制定出有效的监测方案。

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这本书的封面设计真是让人眼前一亮,那种深邃的蓝色调,配合着抽象的几何线条,仿佛在诉说着某种复杂的科学奥秘。拿到书的时候,我首先被它的重量和纸张的质感所吸引,这绝对是一本能让人沉下心来细细品读的专业著作。我印象最深的是,作者似乎非常擅长将枯燥的物理原理与实际应用场景进行巧妙的融合。那种娓娓道来的叙述方式,让人在不知不觉中就进入了那个由干涉条纹构成的奇妙世界。我特别喜欢其中关于数据可视化处理的章节,它不仅仅是罗列公式,更像是手把手地教你如何“看懂”那些肉眼难以分辨的微小形变。读完这部分,我对信号处理中的傅里叶变换等工具的应用有了全新的认识,感觉自己仿佛拿到了一把解锁空间信息处理的万能钥匙。这本书的结构安排得非常合理,逻辑性极强,即便是像我这样初涉该领域的新手,也能顺畅地跟上作者的思路,不至于在专业术语的海洋里迷失方向。

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