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snaphu - 用于 SAR 干涉测量的相位展开算法

概要

斯内普 [选项] [输入文件] [行长] [选项]

商品描述

斯内普 是一个 s统计成本 n网络流 a的算法 ph酶 u包裹。 给定一个输入
干涉图和其他可观察数据， 斯内普 尝试计算全等相位-
在近似中最大可能的展开解 a 后 感觉。 这
算法的求解程序基于网络优化。 默认情况下， 斯内普 假设
其输入是合成孔径雷达 (SAR) 干涉图测量面
地形。 假设变形测量，如果 -d 给出了选项。 光滑的，
假设通用数据，如果 -s 给出了选项。

本手册页仅记录 斯内普的语法和用法。 其理论基础是
在下面引用的参考文献中讨论。

最常见的输入参数可能在命令行上给出，而许多其他的
旋转参数通过 -f 选项和配置文件。 在非常
至少，必须指定环绕相位输入文件的名称及其行长。
范围应在干涉图中向右增加，并且平地相位
斜坡应该从输入干涉图中删除之前 斯内普 正在运行。 对于变形
干涉图，由于地形引起的相位变化也应该被去除。

除输入文件名和行长外，所有输入参数均采用默认值
如果未指定，则为值。 但是，应尽可能自定义这些参数
因为解决方案的准确性取决于估计的统计数据
问题被建模。 为了避免低质量的解决方案，强烈鼓励用户
提供他们对相关问题参数的最佳估计。 参数设置在
它们在命令行上给出的顺序，因此多个配置文件或
可以给出选项，后面的值会覆盖前面的值。

允许的文件格式详述如下。 输入文件的默认格式是
COMPLEX_DATA，但可以使用任何描述的格式。 如果其中任何一个
使用 ALT_LINE_DATA 或 ALT_SAMPLE_DATA 格式，幅度和相位（以弧度为单位）
干涉图应分别位于文件的第一个和第二个通道中。
如果使用 FLOAT_DATA 格式，则输入文件应仅包含
干涉图（以弧度为单位）； 大小可以通过 -m 选项。

配置

-a 放大器文件
从文件中读取亮度数据 放大器文件. 该文件应包含振幅
（不是幂）形成干涉图的两个单独的 SAR 图像，如果
使用格式 ALT_SAMPLE_DATA（默认）或 ALT_LINE_DATA。 它应该包含一个
如果使用 FLOAT_DATA 格式，则这两个图像的平均值。 如果（1）
两幅图像的幅值都可用，(2) 干涉图幅值也是
可用，和（3） -c 不使用选项，那么相干估计是
从可用数据自动形成。 用于此的外观数量
估计可以在配置文件中设置。 如果没有幅度或功率数据
指定，则输入干涉图的幅度用作平均值
幅度，并且没有形成相干估计。 请注意，幅度
干涉图不等于 SAR 图像的平均幅度。 这
幅度数据应在用于输入的同一单位制中
干涉图，并与之共同配准。

-A 文件
类似于 -a 选项，除了指定文件中的数据被假定为
代表两个单独的 SAR 图像的权力。

-b 贝普
对于地形模式，使用 贝普 （十进制值，以米为单位）作为
干涉基线的垂直分量。 符号定义为
这 贝普 如果展开的相位随着高度的增加而增加，则为负。 经过
默认情况下，假设为重复通过或乒乓模式； 单天线发射
数据，价值 贝普 应该减半，或者应该设置传输模式
相应地在配置文件中（请参阅 -f 选项）。 基线值为
仅用于地形模式。

-c 文件
从文件中读取关联数据 文件. 相关数据应该是
与输入干涉图大小相同并注册到输入干涉图。 因此，一个原始的
如果相关估计包含的外观多于
干涉图。 如果 -c 没有给出选项，形成了一个相干估计
如果可能，从可用数据中获取。 否则，统一的默认一致性是
假设为整个干涉图。 如果 ALT_LINE_DATA（默认）或
使用ALT_SAMPLE_DATA格式，相关数据应该在第二个数据中
文件的通道； 第一个通道被忽略。 FLOAT_DATA 格式也可以
使用。 相关值应介于 XNUMX 和 XNUMX 之间，包括 XNUMX 和 XNUMX。

-d 在变形模式下运行。 问题统计和由此产生的成本函数是
基于真正展开的相位代表表面的假设
位移而不是高度。

-e 估计文件
使用文件中的展开相位估计进行展平 估计文件. 估计
在展开之前从输入干涉图中减去，然后插入回
在写入输出之前进入解决方案。 估计也会影响
使用成本函数，因为从随机变量中减去一个常数会使
随机变量的概率密度函数。 如果格式为 ALT_LINE_DATA
（默认）或 ALT_SAMPLE_DATA 被使用，展开的估计（以弧度为单位）应该
位于文件的第二个数据通道中； 第一个通道被忽略。 这
也可以使用 FLOAT_DATA 格式。

-f 配置文件
从文件中读取配置参数 配置文件. 该文件被解析为
键值对行。 模板配置文件包含在
斯内普 源代码： snaphu.conf.full 包含所有有效的键值对；
snaphu.conf.brief文件 包含最重要的参数。 不以开头的行
字母数字字符被视为注释行。 命令行选项
之后指定 -f 将覆盖指定的参数 配置文件 和恶习
反之。 这 -f 可以使用不同的配置多次给出选项
文件，后面指定的文件中的参数会覆盖较早文件中的参数。

-g 掩码文件
为展开的解决方案生成连接组件掩码并将掩码写入
文件 掩码文件. 连通分量是解决方案中的像素区域
这被认为是在一个相对的、内部自洽的
根据所使用的统计成本方式。 小于一个的区域
预先选择的阈值被屏蔽。 此选项的参数可以在
配置文件。 连通分量文件由未签名的
字符，具有相同值的所有像素属于同一连接
分量和零对应于屏蔽像素。

-G 掩码文件
生成连接组件掩码（请参阅 -g 选项）用于输入数据数组，
假设它已经解包，并将掩码写入文件 掩码文件.
计算了用于形成掩码的统计成本函数，但一个新的解包
不计算解。

-h 打印总结命令行选项的帮助消息并退出。

-i 在仅初始化模式下运行。 一般， 斯内普 使用近似最小值
生成树 (MST) 算法或最小成本流 (MCF) 算法用于生成
对其迭代的、修改过的网络单纯形求解器的初始化。 如果 -i is
给定，初始化被写入输出并且程序退出而不
运行迭代求解器。

-l 日志文件
将所有运行时参数和一些其他环境信息记录到
指定的文件。 日志文件是与配置格式相同的文本文件
文件中。

-m 磁文件
从指定文件中读取干涉图幅度数据。 这个选项很有用
主要是如果包裹相位输入文件是作为一组实际相位值给出的
而不是复杂的干涉图值。 干涉图幅值用于
如果还给出了适当的幅度数据，则形成相干性估计。 这
默认文件格式为 FLOAT_DATA。 如果格式为 ALT_LINE_DATA 或 ALT_SAMPLE_DATA
使用时，幅度应在文件的第一个数据通道中； 第二
通道被忽略。 如果使用 COMPLEX_DATA 格式，则相位信息为
忽略了。

-n 在无统计成本模式下运行。 如果 -i or -p 给出了选项， 斯内普 将
不使用统计成本。 来自权重文件的信息 (-w 选项）仍然会
如果给出，则使用。

-o 输出文件
将解包的输出写入名为 输出文件. 如果文件格式
ALT_LINE_DATA（默认）或ALT_SAMPLE_DATA被使用，展开的阶段被写入
进入第二个数据通道，而干涉图幅度被写入
第一个频道。 也可以使用 FLOAT_DATA 格式。

-p 折扣值
以 p= 的 Lp 范数模式运行折扣值，其中 折扣值 是一个非负小数。 代替
统计成本函数，程序使用 Lp 成本函数与统计
基于权重（除非 -n 也给出）。 解决方案始终是一致的。
此外，一致性是在求解器例程中强制执行的，而不是作为后处理
优化处理步骤。 因此，例如，如果 p=2，则最小二乘成本
使用函数，但解决方案可能比一个更准确
由基于变换的最小二乘算法生成。

-q 在仅量化模式下运行。 假设输入数据已经解包，并且
计算并打印此解决方案的总成本。 展开阶段是
假设成本计算一致。 舍入误差可能会限制
量化成本的精度。 见 -u 允许文件的选项
格式。

-s 以平滑求解模式运行。 问题统计和由此产生的成本函数
是基于这样的假设，即真正的展开阶段代表一个通用的
表面没有间断。 这与变形模式相同
DEFOMAX 参数设置为零。

-t 在地形模式下运行。 问题统计和由此产生的成本函数是
基于真实展开阶段代表表面高程的假设。
这是默认设置。

-u 假设输入文件被解包而不是被包装。 该算法使
此解决方案的迭代改进，而不是使用初始化例程。
输入文件的格式可能为 ALT_LINE_DATA（默认）或 ALT_SAMPLE_DATA；
干涉图幅度应该在第一个数据通道中并且展开
相位应该在第二个数据通道中。 格式 FLOAT_DATA 也可能是
用过的。

-v 以详细模式运行。 关于算法进度的额外信息被打印到
标准输出。

-w 权重文件
从文件中读取外部标量权重 权重文件. 权重，应该是
正短整数，应用于使用的任何成本函数。 那里
是网络中每条弧的一个权重值，所以 权重文件 应该是
栅格水平流和垂直流弧权重的串联。 因此，对于
N行×M列干涉图， 权重文件 将包含一个光栅化 (N-1)
by M 数组后跟一个光栅化的 N by (M-1) 短整数数据数组。 这个
选项没有经过很好的测试。

--yy 文件1 文件2
从指定的文件中读取幅度数据。 来自两个人的数据
假设形成干涉图的 SAR 图像单独存储在文件中
文件1 和 文件2. 这些文件的格式应为 FLOAT_DATA。 这个
选项类似于 -a 选项。

--AA 文件1 文件2
类似于 --yy 选项，但功率数据是从指定的文件中读取的。

- 集合 目录名
在指定目录中组装平铺模式临时文件。 最多
配置选项（来自命令行和任何配置文件）必须是
指定的。 如果用户希望修改 tile-assembly，此选项很有用
参数而无需再次展开单个图块。

- 版权， - 信息
打印软件版权声明和错误报告信息，然后退出。

--costin文件 成本文件
从文件中读取统计成本数组 成本文件. 这个文件的格式应该是
由...撰写 --成本输出文件 选项。 成本文件不控制是否 斯内普
以地形、变形或平滑求解模式运行； 后两个必须是
明确指定即使 成本文件 是在这些模式下运行时生成的。

--成本输出文件 成本文件
将统计成本数组写入文件 成本文件. 此选项可与
--costin文件 如果相同，则可以选择节省生成统计成本的时间
成本被多次使用。

--调试， --转储波尔
将各种中间数组转储到文件中。

--mst 使用最小生成树 (MST) 算法进行初始化。 这是
默认。

--mcf 使用最小成本流 (MCF) 算法进行初始化。 cs2 求解器由
使用戈德堡和切尔卡斯基。 L1 模式下改进的网络单纯形求解器
可能会给出与 cs2 求解器不同的结果，但原则上两者都应该是
L1 最优。

--nproc n
使用 n 平铺模式下的并行进程。 该程序分叉了一个新的进程
每个瓦片，以便瓦片可以平行展开； 最多 n 进程将运行
同时。 在读取数据之前完成分叉。 标准输出流
子进程被定向到临时磁贴目录中的日志文件。

- 片 第一排 第一列 行 恩科尔
仅读取和展开输入干涉图的子集或部分。 阅读片段
是 行 by 恩科尔 左上角为行像素的矩形 第一排
和列 第一列 （从 1 开始索引）。 所有输入文件（例如振幅、
一致性等）被假定为与输入阶段文件的大小相同。 全部
输出文件是 行 by 恩科尔.

- 瓦 行 硝基苯 行列式 共济会
在平铺模式下展开干涉图。 干涉图被划分为
行 by 硝基苯 瓷砖，每个瓷砖都是独立展开的。 瓷砖
重叠 行列式 和 共济会 行和列方向的像素。 这
然后根据成本函数将瓦片分割成可靠的区域，并且
区域重新组合。 该程序为临时文件创建一个子目录
最终输出文件的目录。 此选项当前仅启用
用于统计成本函数。

文件 FORMATS

输入文件的格式可以在配置文件中指定。 所有这些格式
由栅格、单精度（浮点数、实数*4 或复数*8）浮点数据组成
平台的本机字节顺序中的类型。 数据被逐行读取（交叉然后向下）。
无论文件格式如何，所有输入数据数组都应具有相同数量的
样本的宽度和深度，应相互配准。 注意重量
文件和成本文件有自己的格式。 其他数据文件的允许格式
如下所述。

复杂数据
交替浮点数对应于实数（同相）和虚数（正交）
复杂数据样本的组成部分。 指定的行长应该是数字
每行的复杂样本（成对的实数和虚数样本）。

ALT_LINE_DATA
数据的交替行（行）对应于来自两个的纯真实数据行
单独的阵列。 第一个数组通常是干涉图的幅度，并且
第二个可能是展开的相位、相干性等。这有时也被称为
汞 或行交错格式。

ALT_样本_数据
交替样本对应于来自两个单独阵列的纯真实样本。
这种格式有时用于两个 SAR 图像的幅度。

浮动数据
该文件仅包含一个通道或阵列的数据，且数据纯属真实。

示例

展开一个名为“wrappedfile”的包裹地形干涉图，其线长为
1024个复杂样本（输出将写入一个文件，其名称被编译为
程序）：

snaphu 包装文件 1024

解开与上面相同的文件，但使用文件“ampfile”中的亮度信息
在中带将垂直基线设置为 -165 m，并将输出放在一个文件中
称为“unwrappedfile”（如果“wrappedfile”，则自动生成一致性数据
包含复数数据，“ampfile”包含来自两幅 SAR 图像的幅度数据）：

snaphu 包装文件 1024 -a ampfile \
-b -165 -o 解包文件

如上解开干涉图，但从文件中读取相关信息
``corrfile'' 而不是从干涉图和振幅数据生成它：

snaphu 包装文件 1024 -a ampfile -c corrfile \
-b -165 -o 解包文件

下面等价于前面的例子，但输入参数是从一个
配置文件，并显示详细输出：

猫 > 配置文件
# 这是一个将被忽略的注释行
AMPFILE 放大器文件
CORRFILE 相关文件
BPERP -165
OUTFILE 解包文件


snaphu -v -f 配置文件包装文件 1024

展开相同的干涉图，但仅使用 MST 初始化（使用标量
统计权重）并将输出写入“mstfile”：

snaphu -f 配置文件 -i 包装文件 1024 -o mstfile

读取 ``mstfile'' 中的解包数据并将其用作修改后的初始化
网络单纯形求解器：

snaphu -f 配置文件 -u mstfile 1024 -o unwrappedfile

注意前面两个例子中，配置文件中的输出文件名是
被命令行上给出的覆盖。 前两个命令一起在
原理等价于前一个，虽然流到相位的舍入误差
转换可能会导致细微的差异

如上解开干涉图，但使用 MCF 算法进行初始化：

snaphu -f 配置文件wrappedfile 1024 --mcf

再次展开干涉图，但首先用展开的数据将其展平
``estfile''，然后在展开后重新插入减去的相位：

snaphu -f 配置文件包装文件 1024 -e estfile

下面假设包裹的输入干涉图测量变形，而不是
地形。 用给定的相关数据展开干涉图：

snaphu -d 包装文件 1024 -c corrfile

通过最小化未加权的全等 L2 范数来展开输入干涉图：

snaphu -p 2 -n 包装文件 1024

将干涉图展开为 30×XNUMX 组重叠 XNUMX 像素的瓦片，其中
指定的配置文件，使用两个处理器：

snaphu 包装文件 1024 -f 配置文件 \
--图块 3 4 30 30 --nproc 2

HINTS AND TIPS

该程序可能会打印有关成本被削减以避免溢出的警告消息。 如果
削减了太多成本，COSTSCALE 的值可能需要在一段时间内减少
配置文件（通过 -f 选项）。 如果程序打印一条关于
总解决方案成本意外增加，这表明成本过多
被剪辑。 如果只削减一些成本通常是可以的。

在地形模式下，如果展开的结果包含太多不连续性，请尝试
增加 LAYMINEI 的值或减少 LAYCONST 的值。 前者
确定停留的归一化强度阈值，后者是相对
中转概率。 如果在方位角运行的不连续点太多，请尝试
降低 AZDZFACTOR 的值，这会影响方位角与距离成本的比率。 如果
基线未知，请对其进行猜测并确保其符号正确。 指定
SAR 成像几何参数。 默认值假设 ERS ​​数据
以方位角进行五次观察。

在变形模式下，如果展开的结果包含太多不连续性，请尝试
增加 DEFOTHRESHFACTOR 的值或减少 DEFOCONST 的值。 如果
表面位移变化缓慢，根本不会出现真正的不连续性，
DEFOMAX_CYCLE 可以设置为零。 此行为也被调用 -s 选项。 该
得到的成本函数将类似于相关加权的 L2 成本函数，尽管
前者不一定以包裹的渐变为中心。 一致性还在
在优化期间而不是在优化之后强制执行。

该程序可以在仅初始化（-i) 模式，用于快速脏乱的 MST 或 MCF
的解决方案。

讯号

一旦迭代求解器启动， 斯内普 捕获中断 (INT) 和挂断 (HUP)
信号。 收到中断后，例如如果用户键入 Ctrl-C，程序
完成小迭代，将其当前解决方案转储到输出，然后退出。 如果一个
在第一个（捕获的）中断之后给出第二个中断，程序退出
立即地。 如果收到挂断信号，程序会转储当前的解决方案，然后
继续正常执行。

退出 状态

成功终止后，程序以代码 0 退出。错误导致退出代码 1。

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