多物理场图像处理与应用

The problem of interferogram processing is one of the key technology in interference imaging systems. The method of PDE in image processing has the problem of parameter estimation and real-time processing in interference imaging. For the problem above, a new method of Multiphysics image processing is proposed, which will be researched on the foundation of PDE image processing and tested on the platform of the InSAS(Interferometric Synthetic Aperture Sonar) imaging system. A new image processing model is established as well as the mathematical theory frame and fast efficient numerical computation method. The program processing is viewed as the multi-physical evolution result such as the field of the diffusion and the seepage. The performance in mathematics is the coupled PDEs satisfying the initial and boundary value conditions. The result of image processing is the global weak solution of the evolution equations in the image space. In theory, it should be solved for the well-posed solution and the fast algorithm of the multi-physical evolution. In technology, the evolution time should be set based on the require of phase unwrapping in the InSAS system. This method has the visualized physical significance and serious mathematical theory, which can avoid the parameter estimation of the PDE method. The efficiency of the algorithm will be improved. It will also expand the theoretical research and applications of PDE method. The research results will be expected to apply to the system of InSAS that is developed by our country, which can improve the elevation accuracy and provide a reference for the related research.

干涉数据（干涉图）处理是各种干涉成像系统中的关键技术之一。针对偏微分方程（PDE）方法在干涉成像中存在的参数估计和实时处理等问题，本课题在PDE图像处理方法的基础上，以干涉合成孔径声呐 (InSAS）成像系统为测试平台，提出一种多物理场图像处理的新方法。该方法建立了新的图像处理模型和数学处理框架，以及快速有效的数值计算方法，将干涉图处理视为扩散场和渗流场等多个物理场的演化结果。在数学模型上表现为满足初边值条件下多个偏微分方程的耦合，图像处理结果是演化方程组在图像空间上的整体弱解；理论上解决解的适定性和多场融合的快速算法；技术上依据InSAS系统中相位展开等要素确定演化时间。该方法具有直观的物理意义和严格的数学机制，避免了PDE方法中的参数估计，提高了算法的实效性，拓展了PDE方法的理论研究和应用实践。成果有望应用于我国自主研制的InSAS系统，提高成像中的高程精度，对相关研究提供借鉴。

干涉数据（干涉图）处理是各种干涉成像系统中的关键技术之一。针对偏微分方程（PDE）方法在干涉成像中存在的参数估计和实时处理等问题，本课题在PDE图像处理方法的基础上，以干涉合成孔径声呐 (InSAS）成像系统为平台，提出一种多物理场图像处理的新方法。.该方法建立了新的图像处理模型：渗流场引导非线性扩散模型和基于Navier-Stokes方程的图像去噪模型，以及耦合方程的融合算法：有限元法，格子玻尔兹曼方法，有限差分法。将干涉图处理视为扩散场和渗流场等多个物理场的演化结果。对于所提出的渗流场和扩散场耦合去噪图像处理模型，分析了物性参数中渗透率和图像灰度值之间的相互关系，通过数值实验分析，发现在多孔介质渗流过程中，流体材料和渗透率是影响流场和点扩散函数分布的重要因素。在数学模型上表现为满足初边值条件下多个偏微分方程的耦合，图像处理结果是演化方程组在图像空间上的整体弱解；该方法具有直观的物理意义和严格的数学机制，避免了PDE方法中的参数估计，提高了算法的实效性，拓展了PDE方法的理论研究和应用实践。成果有望应用于我国自主研制的InSAS系统，提高成像中的高程精度，对相关研究提供借鉴。.此外，提出一种积分插值滤波方法，对椒盐噪声效果显著。设计开发了多物理场图像处理有限元分析软件。