横向剪切最小二乘相位解包裹算法的改进

对存在欠采样的包裹相位进行解包裹一直是一个难点,尽管横向剪切最小二乘相位解包裹算法有不错的抗欠采样能力,但当存在严重欠采样时,该算法还是不能得到令人满意的结果。针对这个问题作了分析,并通过引入二次剪切的方法改进了横向剪切最小二乘相位解包裹算法,通过模拟计算和实验验证,证明改进后的算法是正确和有效的,该算法可以保证当包裹相位二阶离散导数的绝对值不大于π时能得到正确的解包裹结果。     

基于最小范数的四种相位解包裹算法比较

为了快速准确地对含有噪声及欠采样区域的包裹相位图进行展开,采用理论分析与计算机模拟及实验验证相结合的方法,对基于快速傅里叶变换(FFT)的最小二乘法(FFT-LS)、基于离散余弦变换(DCT)的最小二乘法(DCT-LS)、基于横向剪切干涉的最小二乘法(LS-LS)和预条件共轭梯度法(PCG)的四种相位解包裹算法作了对比研究。结果表明:DCT-LS算法运行速度最快,LS-LS算法次之,PCG算法速度最慢,PCG算法对于噪声的免疫力最强,LS-LS算法处理欠采样的效果最好。     

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。     

相位解包裹中欠采样问题的实验研究

为了解决相位解包裹时由于相位变化快而出现的欠采样问题,采用剪切干涉的原理建立光场,利用加权离散余弦变换算法求解泊松方程的方法,实现了对横向剪切最小二乘相位解包裹算法的改进。在理论分析的基础上给出了具体的相位解包裹算法,并通过实验研究验证了改进后算法的可行性。结果表明,改进后的算法能够有效地避免由相位变化过快带来的欠采样问题。     

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。     

基于模拟退火的全局相位展开算法

与常用的最小二乘和最小费用流相位展开算法求满足待求相位梯度与包裹相位梯度最小范数解不同，提出一种以待求相位的二阶相位差在整个相位场上的总和为目标函数，并利用模拟退火算法实现其最小化的相位展算法。计算表明：该算法可以对最小二乘和最小费用流算法不能展开的欠采样包裹相位和含有噪声的欠采样包裹相位，进行有效的相位展开。     

精确最小二乘相位解包裹算法

路径无关算法是一类重要的相位解包裹算法,其中最常用的是各种最小二乘算法。由于最小二乘算法无法限制误差在空间中传播,因此不能直接获得精确的解包裹相位,其应用受到了限制。分析最小二乘相位解包裹算法误差的特点,提出了一种能得到精确解包裹相位的新算法,给出了相关的理论分析和具体算法,通过模拟计算和实验验证,证明了该新算法的可行性与有效性。     

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。     

基于径向剪切原理的相位解包裹算法

为了得到所需的相位信息,必须克服噪声、条纹断裂及欠采样等各类不利因素的影响,针对该问题,在处理严重欠采样问题时采用了径向剪切的原理,由包裹相位构建出初始的光场,并对该光场进行多次数字缩放,计算它们之间的相位差,将一个困难的问题分解为多个较为简单的问题进行处理,从而得到需要的解包裹相位.在理论分析的基础上给出了具体的相位解包裹算法,模拟计算和实验都表明了该方法的可行性.结果表明,该方法能较好地处理严重欠采样问题,相比传统的解包裹算法适用性更广.     

横向剪切原理在投影栅去基频中的应用

基于投影栅的3维面形测量中,包裹相位的提取过程中不可避免地会引入载频分量。为了准确地还原受物体3维形貌所调制的真实相位,必须要消除载频相位,采用剪切原理消除投影栅中的载频,首先通过对光场作剪切转化为相位梯度分布的新光场,再联合最小二乘解包裹算法进行相位展开,并与现有的方法进行了对比。结果表明,该方法能够有效地消除载频,减小重建误差,且其算法简单,可使重构相位值更接近待测的真实相位值。该方法在投影栅去载频的研究中是可行和有效的。     

相位解包裹算法中基于调制度的新质量图

在移相法测量光学波面或物体形貌过程中,相位解包裹是条纹自动分析中的关键技术,而质量图对解包裹相位算法起着至关重要的作用。用计算机模拟干涉图获得相位导数偏差质量图,指出其在标识相位数据质量方面的不足,并根据调制度结合相位梯度构造出新的质量图(称之为调制度-相位梯度偏差质量图)来弥补此缺陷。再以新质量图数据为权值,采用加权最小二乘解包裹算法验证新质量图的可靠性。最后通过实验数据,比较新质量图和相位导数偏差质量图在解包裹相位算法中的作用,得到新质量图的解相结果均方根(RMS)值为2.652 rad,而相位导数偏差质量图的解相结果均方根值为5.151 rad,由此证明前者有更好的可靠性。     

一种多基线相位解缠频域快速算法

一切将相位由主值或相位差值恢复为真实值的过程统称为相位解缠,除了雷达干涉应用外,相位解缠在合成孔径声纳、自适应光学、核磁共振、地震处理等方面都有重要应用,多基线可提高相位解缠的性能。以多基线干涉合成孔径雷达(In-SAR)系统为应用背景,提出一种多基线InSAR干涉相位解缠频域快速算法。该算法的基本思想是使相位梯度估计值的频域函数与各基线相位梯度频域函数加权和之差的平方和最小。仿真及实测数据处理结果表明:频域算法效果与时域算法类似,由于避免了镜像操作,其效率大大提高。     

横向剪切干涉中非共光路误差的识别与补偿

由于相移式横向剪切干涉不需要标准参考波面,因此它可以缩小干涉腔长、甚至实现绝对的共光路干涉,从而最大程度上降低了空气扰动和振动的影响,但实验室设计的相移式横向剪切干涉测量装置中的分束棱镜、剪切平板和五棱镜的制造误差仍然造成了发生错位的两波面间产生非共光路误差。通过剪切干涉测量装置中调整误差和非共光路误差的对比分析,提出了非共光路误差的计算方法,并在测试结果中进行非共光路误差的补偿。实验结果发现补偿非共光路误差后的面形误差与ZYGO干涉仪的测量结果非常接近。     

剪切量选择对剪切干涉降噪的影响

在全息干涉计量法获得的干涉光场相位中不同程度地存在散斑噪声,为顺利完成相位解包裹,降噪处理是必要的。通过剪切将噪声从光场中分离出来是一种有效方法,但剪切量的选择对去噪的影响还需要研究。通过理论分析、模拟计算和实验验证发现:剪切量会影响理想剪切光场相位与含噪声剪切光场相位之间的线性相关性,继而改变降噪难度;选取合适的剪切量可以使该线性相关系数达到最大,从而获得最佳的降噪效果。     

A novel phase unwrapping method based on network programming

Phase unwrapping is the reconstruction of a function on a grid given its values mod 2π. Phase unwrapping is a key problem in all quantitative applications of synthetic aperture radar (SAR) interferometry, but also in other fields. A new phase unwrapping method, which is a different approach from existing techniques, is described and tested. The method starts from the fact that the phase differences of neighboring pixels can be estimated with a potential error that is an integer multiple of 2π. This suggests the formulation of the phase unwrapping problem as a global minimization problem with integer variables. Recognizing the network structure underlying the problem makes for an efficient solution. In fact, it is possible to equate the phase unwrapping problem to the problem of finding the minimum cost flow on a network, for the solution of which there exist very efficient techniques. The tests performed on real and simulated interferometric SAR data confirm the validity of the approach