Goldstein枝切法对存在间断相位缺陷的解缠研究

Goldstein枝切法作为相位解缠中路径积分法的重要算法之一,其解缠结果易受到噪声或间断相位缺陷所引起的残差点影响。为了研究相位间断缺陷对解缠算法的影响,模拟了具有间断相位缺陷的数据,采用Goldstein枝切法进行了系统的解缠研究。重点研究了残差点对枝切线的搜索窗口半径大小的影响,并将解缠相位与真实相位进行了比较。结果表明,在单相位间断和双不相交的相位间断缺陷的情况下,Goldstein枝切法仍然具有较好的解缠效果;对于双交叉相位间断缺陷,Goldstein枝切法在这一局部区域无法得到正确的解缠结果;通过研究枝切线搜索窗口半径对解缠的影响,验证了存在“有效枝切线搜索窗口半径”的结论。此实验结果对于采用或联合采用Goldstein枝切法进行的相位解缠理论研究和应用具有参考价值。     

采用JVC算法生成枝切线的干涉相位解缠方法

海面高程3维成像是随着天宫二号发射而实现的技术,相位解缠是3维成像高度计高程反演的关键步骤。为改进Goldstein枝切法,缩短干涉相位图中枝切线的总长度,提升相位解缠的精确性,该文提出一种基于JVC全局最优线性分配算法生成枝切线的相位解缠方法。首先找出干涉相位图中的所有残差点并计算每一对异号残差点之间的距离;通过对比每对残差点之间的距离和各自与最近边界的距离和,确定采用JVC算法放置枝切线还是在残差点与边界之间直接放置枝切线,使得平衡枝切线的总长度最短。通过对3维成像高度计海面高程仿真干涉相位图和Etna火山地区干涉图像进行解缠实验并与其他3种算法进行对比,表明该算法的解缠结果与真实相位值误差相对较小,而且能够有效避免“孤岛现象”的产生。     

采用JVC算法生成枝切线的干涉相位解缠方法

海面高程3维成像是随着天宫二号发射而实现的技术,相位解缠是3维成像高度计高程反演的关键步骤.为改进Goldstein枝切法,缩短干涉相位图中枝切线的总长度,提升相位解缠的精确性,该文提出一种基于JVC全局最优线性分配算法生成枝切线的相位解缠方法.首先找出干涉相位图中的所有残差点并计算每一对异号残差点之间的距离;通过对比每对残差点之间的距离和各自与最近边界的距离和,确定采用JVC算法放置枝切线还是在残差点与边界之间直接放置枝切线,使得平衡枝切线的总长度最短.通过对3维成像高度计海面高程仿真干涉相位图和Etna火山地区干涉图像进行解缠实验并与其他3种算法进行对比,表明该算法的解缠结果与真实相位值误差相对较小,而且能够有效避免"孤岛现象"的产生.     

基于改进粒子群算法的二维相位解缠方法

相位解缠是干涉合成孔径雷达(InSAR)干涉数据处理的关键步骤之一,枝切法作为一种经典的相位解缠算法在相位解缠过程中,建立的枝切线长度越短相位的解缠效果越好,枝切线该如何建立至关重要。在旅行商问题(TSP)理论求解最短路径的思想下,一种利用粒子群优化算法建立最短枝切线的方法被提出,该方法在基本粒子群优化算法中引入变异算子对粒子群算法容易陷入局部收敛的缺陷进行了改进。相对于Goldstein枝切法而言,该方法能够更有效的缩短枝切线的长度,避免解缠过程中"孤岛现象"的发生。通过仿真和实测数据验证了该方法的可行性与有效性。     

噪声条件下相位解缠路径优化算法研究

相位解缠绕是干涉SAR获取数字高度图数据的关键部分,它直接影响着数据的精度。该文在Goldstein支切法的基础上进行了改进,提出了根据残差点生成质量控制图,运用三叉树堆栈的方法,选择最优的积分路径,阻止了由于支切线设置错误所引起的误差的传播,既保持了支切法速度快的特点,又优化了算法,提高了解缠精度。利用仿真数据对Goldstein算法和改进算法的解缠精度进行了定量比较分析,还对ERS1、ERS2真实SAR数据进行了解缠处理。结果表明,改进算法在信噪比较小的情况下,仍能有效限制误差的全局传播,提高了相位解缠精度。     

像面数字全息显微中的相位解包裹算法研究

为了快速准确地恢复出由像面数字全息显微术(IPDHM)得到的被测样品准确的相位分布,采用理论分析和实验验证相结合的方法,对5种相位解包裹算法的速度、准确性及适用范围等相关问题进行了研究。结果表明:对由IPDHM得到的含有欠采样区域的包裹相位图进行相位展开时,基于横向剪切的最小二乘法效果最好、速度最快;利用枝切法和质量导向图法处理的结果存在"拉线"和未展开区域,造成严重的解包裹错误;利用基于离散余弦变换(DCT)的最小二乘法和预条件共轭梯度法会使欠采样区域的误差进行传递,使得解包裹相位产生较大误差。因此,基于横向剪切干涉的最小二乘法是目前IPDHM中的最优相位解包裹算法。     

数字全息显微镜中采用非线性查找表的相位快速展开

提出了一种用于数字全息显微术的可靠度导向快速相位展开算法。对可靠度参数进行非线性量化,结合查表法实现数字全息再现像的相位可靠快速展开。在截断相位图中找出残差点,以残差点的物光强度最大值为阈值,将测量区域分为可信区域和非可信区域。将可信区域的可靠度设为最大,非可信区域的光强进行量化,作为其可靠度。这样制作了一张非线性质量图。利用该质量图,结合查表洪水算法进行相位展开。实验中,采用非线性查找表的相位展开算法比传统洪水算法快68倍以上,比枝切法快近3倍。结果表明,该算法在保持高质量相位展开的情况下大大提高了速度。     

地基SAR干涉相位滤波优化方法

地基SAR对边坡进行形变监测过程中,为了获得较高的图像质量和进行相位解缠的需要,往往要对干涉相位进行滤波优化,以提高干涉相位图的信噪比,减少干涉相位图中的残差点,从而有助于更好地进行相位解缠,提高形变监测的精度与可行性。本文针对地基SAR干涉相位图的空变等特性,对地基SAR干涉相位滤波算法进行了研究,着重介绍了四种经典、高效的干涉相位滤波算法,并进行了地基SAR边坡形变监测试验,使用实测干涉数据进行了四种滤波处理,从定量及定性的角度对每种滤波算法进行了比较与评估。最终给出了最优滤波算法,为地基SAR进行干涉相位实时滤波优化及后续数据处理提供了基础。      

基于质量线导向的二维相位展开新方法

为保证二维相位展开的正确性和快速性,分析了现有路径相关二维相位展开算法的优缺点,提出了一种基于质量线导向的二维相位展开新方法,并对新方法进行了综合对比实验和理论分析。新方法定义了相位质量因子及相位方向因子,采用双阈值和非极大值抑制的方式有方向性和有选择性地生成了一种新的枝切线,对生成的枝切线进行平衡处理,以处理后的枝切线为导向进行二维相位展开。理论分析和实验结果表明,新方法综合了现有路径相关二维相位展开方法的优点,速度快、稳定性高,生成的枝切线位置准确,很好地截断了相位突变区域,保证了二维相位展开结果的正确性,具有广泛的适用性。     

基于最小二乘相位解包裹改进算法的研究

已有的相位解包裹算法都只是对真实相位进行求取而忽略了相位包裹数k值存在的意义。基于最小二乘解包裹算法提出对k值直接求取的算法,从而对解包裹更能准确地求出真实相位。在此基础上,提出新的解包裹方法,不仅提高了解包裹的精度,而且减少了解包裹的时间,加快了运行速度,并通过程序验证了该算法的可行性。为高精度、大计算量的解包裹提供了新的参考方法。     

一种新的InSAR合成相位展开算法

提出一种新的InSAR二维相位展开方法。该合成算法充分利用了枝切法和有限元方法的优点。方法的核心是确定相位可靠区域与不可靠区域,有效避免了相位误差从不可靠区域向可靠区域的传递,保证了可靠区域相位展开结果的精度,较大程度上提高了整体的相位展开结果精度。仿真数据实验结果验证了这种合成算法的有效性。     

基于横向剪切的四向最小二乘相位解包裹算法

为了解决相位变换过快导 致相位离散梯度不连 续及解包裹中欠采样的出现,本文将横向剪切干涉技术引入到四向最小二乘相位解包裹算法 中。通过对包裹相位 建立二维复光场,对复光场进行剪切,一方面可以排除相位截断的干扰,另一方面剪切的引 入可以提高算法对严 重包裹相位的处理能力。实验结果表明,本文算对恢复相位信息有较好的 效果,同时具有四向 最小二乘的抑制误差传递的优点,且适合于对部分区域变化过大的相位进行解包裹。     

一种基于枝切法和有限元法的干涉SAR合成相位展开方法

该文提出了一种基于枝切法和有限元法的干涉SAR相位图展开方法。该方法针对不同质量的相位区域采用不同的方法:首先利用枝切法准确性高和一致性好的特点,使用该方法展开面积最大的一块缠绕相位区域;然后在较好的边值条件下利用最小二乘意义下的有限元法求解剩余区域的展开相位。仿真和实测数据处理结果表明,该方法很好地克服了枝切法不能得到完整解和最小二乘法对于相位坡度欠估计的缺点,且与其它方法相比具有较高的精度。     

A fast implementation of the minimum spanning tree method for phase unwrapping

A new implementation of the minimum spanning tree (MST) phase unwrapping method is presented. The time complexity of the MST method is reduced from O(n2) to O(n log2 n), where n is the number of pixels in the phase map. Typical 256 x 256 phase maps from magnetic resonance imaging can be unwrapped in seconds, compared with tens of minutes with the O(n2) implementation. This makes the pixel-level MST method time efficient and practically attractive. Index Terms-Image processing, magnetic resonance imaging, medical imaging, phase unwrapping.     

基于k值取整的二向剪切相位解包裹算法的研究

针对已有的解包裹算法依旧不能对存在严重欠采样 和较强噪声的包裹相位进行精确解包裹,为了处理受 到噪声污染、严重欠采样的包裹相位图,本文提出了一种基于k值取整二向 剪切的新型相位解包裹算法。 将横向剪切干涉技术和迭代算法进行了改进,得到的新算法,一方面提高了对严重欠采样 包裹相位的处 理能力;另一方面加快了迭代的收敛速度,其所需时间和离散余弦变换(DC T)法接近。在新算法中,引入k值取 整,可以更加精确求解出真实相位,从而提高了新算法的抗噪性能。通过与改进的最小二乘 (LBS)算法进行对比, 新算法的性能优于其它算法。实验结果表明,本文提出的新算法,不仅可以处理严重欠采样 的包裹相位图,还具有很强的抗噪性。     

基于一维快速傅里叶变换的相位去包裹算法

提出了一种新的相位去包裹算法，主要针对那些条纹数少，条纹质量相对较好，仅仅是由于少数低调制度点、散斑点、噪声或灰尘引起的去包裹失败的情形。该算法基于一维ＦＦＴ（快速傅里叶变换），简单且易于实现。     

一种有效的机载双频干涉地形高程重建方法

双频联合解缠不需要满足Iton假设,因此双频干涉可以有效地提取地形起伏较大区域的高程信息。针对目前双频干涉处理中高程重建精度低的问题,该文提出了一种有效的双频干涉SAR地形高程重建方法。该方法对常规处理流程中的关键步骤进行了改进,首先在不同波段配准之前采用非局部参数估计(NL-InSAR)技术对幅度图、相干系数、干涉相位进行精确估计,利用各个波段滤波后的幅度信息来实现不同波段的干涉相位的配准。然后采用聚类分析技术对联合解缠相位标记有效点和噪点,并利用这些有效点对联合解缠相位进行均值滤波。用于实验的机载实测数据包括同一场景的C波段和X波段主、辅SAR图像复数据,在针对实测数据处理中,该方法取得了较好的高程重建结果。