论文题目: InSAR影像配准及其并行化算法研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 摄影测量与遥感
作者: 卢丽君
导师: 廖明生
关键词: 雷达干涉测量,影像配准,并行处理,并行计算
文献来源: 武汉大学
发表年度: 2005
论文摘要: 利用合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术获取地表的高程信息和形变信息已经在地形测绘、地震火山监测、地表沉降和冰川移动等多个领域得到了越来越广泛的关注。在InSAR影像处理中,配准同一地区的两幅或多幅影像是指准确地提取不同影像在同一点的相位信息,是整个InSAR影像处理流程中一个重要的步骤。同时这一步骤处理结果对流程中的后续步骤起着关键的制约作用,通常要达到子像元的配准精度。 本文系统地分析了现有的InSAR影像配准算法的特点,针对InSAR影像自身的特点,研究了二种多级匹配算法。一种是基于相关系数法和最大干涉频谱法的多级配准算法,另一种是基于相关系数法和最小二乘法的多级配准算法。在粗配准过程中,两种算法都利用相关系数法得到像素级的配准结果,为精配准提供了初始点。在精配准过程中,两种算法分别应用最大干涉频谱法和最小二乘法得到了子像素的配准结果,满足了精度要求。 为了证明两种算法的有效性,分别选取不同地形特点的实验区进行实验,达到了满意的配准效果。同时论文进一步从有效性、可靠性、精度、配准质量、计算时间多个角度比较了两种算法的整体性能,得出了一些有益的结论。 针对InSAR影像的大数据量处理,并行处理是一个很好的选择,它充分地利用了现有的计算资源,同时具有很好的扩展性。考虑到处理大数据量的计算效率、计算精度和计算成本等因素,本文构建了一个可靠的、稳健的分布式并行计算环境,即在PC机群上用统一的中间件(MPI)实现了并行系统的构架。 本文以基于相关系数法和最大干涉频谱法的多级配准算法并行化处理为例,在并行系统构架下实现了并行配准算法,得到了较高的计算效率。并通过对并行算法性能的检测,系统分析总结了影响并行处理几个重要因素。
论文目录:
摘要
Abstract
目录
第一章 绪论
1．1 引言
1．2 国内外研究现状
1．2．1 国内外InSAR影像的配准方法研究现状
1．2．2 国内外并行技术研究现状及趋势
1．3 论文主要的研究内容
第二章 InSAR基本原理
2．1 基本原理
2．2 InSAR数据处理的基本步骤
第三章 InSAR复数影像配准算法
3．1 影像配准的一般步骤
3．1．1 控制点的确定
3．1．2 几何变换模型
3．1．3 相对纠正
3．2 影像配准的精度评估
3．3 InSAR复数影像配准方法概述
3．3．1 相干系数法
3．3．2 相关系数法
3．3．3 最大干涉频谱法
3．3．4 相位差影像平均波动函数法
3．3．5 InSAR复数影像配准方法总结
第四章 由粗到精的InSAR复数影像配准算法研究
4．1 基于相关系数法和最大干涉频谱法的多级配准算法
4．1．1 多级配准算法策略
4．1．2 多级配准算法实施方案
4．2 基于相关系数法和最小二乘法的多级配准算法
4．2．1 最小二乘匹配策略
4．2．2 最小二乘匹配实施方案
4．3 实例分析与研究
4．3．1 实验数据
4．3．2 InSAR数据处理平台
4．3．3 基于相关系数法和最大干涉频谱法的多级配准算法实验结果
4．3．4 基于相关系数法和最小二乘法的多级配准算法实验结果
4．3．5 两种算法的分析比较
第五章 并行处理环境
5．1 并行计算机的体系结构
5．2 并行计算软件环境
5．3 并行计算程序设计
5．4 并行性能评价指标
5．4．1 加速比
5．4．2 并行效率
5．4．3 通信计算时间比
第六章 InSAR影像配准算法的并行化研究
6．1 分布式并行计算环境构建
6．1．1 系统框架
6．1．2 硬件构建
6．1．3 软件平台构建
6．1．3．1 MPI基本程序框架
6．1．3．2 MPI并行程序的基本模式
6．2 InSAR影像并行配准算法程序设计
6．3 实例分析与研究
6．3．1 实验平台硬软件环境
6．3．2 实验数据及参数
6．3．3 并行算法配准结果
6．3．4 并行算法性能测试
6．3．4 实验结果讨论
第七章 全文总结与展望
7．1 论文主要内容总结
7．2 未来展望
参考文献
致谢
发布时间: 2006-03-27
参考文献
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