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。     

基于区域分割的枝切与最小二乘法相位解包裹融合算法

针对纳米台阶物体的形貌测量要求,设计与搭建了部分相干光离轴像面干涉测量系统。相位解包裹作为干涉测量的关键环节,要求速度快、精度高、适应性强。分析了5种常用相位解包裹算法的特点,并结合纳米台阶的形貌特点提出了一种基于区域分割的融合算法。该算法通过光强度图与枝切线结合求解各分割区域的质量,在高、低质量区域分别用无权最小二乘法与枝切法相位展开,以满足测量实时性与精确性的要求。实验结果表明：所提算法具有较强的抗噪性,其计算耗时仅为枝切法的27.92%,对65.1纳米台阶高度样板测量相对误差仅为1.1%,对残差点具有一定抗干扰性,在纳米台阶形貌测量方面具有一定应用价值。     

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。     

干涉SAR最小二乘二维相位展开法的改进

二维相位展开是干涉SAR成像的关键步骤和难点,以SIR－C／X－SAR真实数据得出的相位条纹为对象,用Pritt的最小二乘法做了展开,发现并讲座了最小二乘的平滑作用对展开结果的不良影响,并用一种依据二阶差分的加权对最小二乘法进行改进,更好地实现了相位展开。     

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。     

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。     

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。     

多鸽巢自适应排序的快速相位展开方法

为提升单目结构光测量系统的测量精度和效率,对结构光三维重建中最重要步骤相位展开算法进行了改进,提出一种多鸽巢自适应排序的相位展开算法,其有效地抑制了相位展开过程中的误差传递,并能显著提升计算效率。首先,根据像素的二阶差分定义像素的不可信函数,并将相邻像素组合成为像素组;然后,自适应构建具有不同不可信值范围的鸽巢使其满足误差传递要求,并依次将像素组放入对应参数的鸽巢中;最后,根据鸽巢的不可信值从小到大依次进行相位展开。在单目结构光系统中开展验证实验,实验结果显示:提出的相位展开算法相较原算法提速38.37%,且在点云求解精度上有较大提升,有效优化了测量系统相关性能。     

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。     

改进的枝切法在散斑相位解包裹中的应用

为了实现枝切法在激光散斑干涉相位图解包裹中工程化的应用,解决由于外来光线干扰、激光器性能下降、相机拍照局部点欠采样等原因出现的枝切线密集、计算速度慢等问题,在Goldstein枝切法的基础上提出了优化改进方案。将残差点当作带着正负单位电量的“电子”,利用电磁力导引通过相位平滑或增加相位跳变处理消除残差点,减少枝切线数量,同时采用GPU并行计算技术提高图像处理速度。仿真实验和实际测量数据表明优化后 的枝切法解包裹图像质量更好,对于500万像素散斑相位图,通过电磁力引导可消除98%以上的残差点,减少90%以上的枝切线,处理时间可由以往15 s压缩至1.5 s,满足了枝切法高质量快速解包裹的工程化应用要求。     

基于最小费用流的InSAR干涉相位展开算法

从影响InSAR干涉相位展开算法的相干系数出发,分析了相干系数对干涉处理的影响,提出了基于新的加权系数矩阵的最小费用流算法,定义了新的加权系数矩阵并分析其性能,使得加权系数矩阵不再随着幅度的变化而变化,减小了相干系数较小时对干涉相位展开的不利影响。通过仿真和实测数据检验本方法的处理性能,可以获得较好的相位展开处理效果。     

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     

基于FTP的动态相位展开方法的研究

在采用结构照明的光学三维传感方法中 ,相位展开是被测物体三维面形正确重建的关键步骤之一 ,也是一个难点。本文就动态傅里叶变换轮廓术中相位展开问题进行研究 ,对比分析了直接相位展开算法、基于相邻帧间相位差之间的相位展开算法和基于调制度排序的相位展开算法。解决了基于傅立叶变换轮廓术的动态三维测量中相位展开问题 ,特别是孤立区域的相位展开。为动态傅立叶变换轮廓术的在冲击和爆轰过程中应用 ,提供了理论基础。文中给出了详细的理论分析和计算机模拟     

On the Extension of the Minimum Cost Flow Algorithm for Phase Unwrapping of Multitemporal Differential SAR Interferograms

In this paper, an extension of the minimum cost flow (MCF) algorithm dealing with a sparse data grid, which allows the unwrapping of multitemporal differential synthetic aperture radar (SAR) interferograms for the generation of deformation time series, is presented. The proposed approach exploits both the spatial characteristics and the temporal relationships among multiple interferograms relevant to a properly chosen sequence. In particular, the presented solution involves two main steps: first of all, for each arc connecting neighboring pixels on the interferometric azimuth/range grid, the unwrapped phase gradients are estimated via the MCF technique applied in the temporal/perpendicular baseline plane. Following this step, these estimates are used as a starting point for the spatial-unwrapping operation implemented again via the MCF approach but carried out in the azimuth/range plane. The presented results, achieved on simulated and real European Remote Sensing satellite SAR data, confirm the effectiveness of the extended MCF unwrapping algorithm.     

对基于图像分割与合并的相位展开算法的改进

为了提高基于图像分割与合并的相位展开算法的精度,对已有的一种算法进行多方面改进,采取区域不等分措施,使得区域信息完整、准确再现;针对不同区域的噪声及欠采样情况,分别采取不同的相位展开算法;对分块合并时重叠区域进行加权叠加处理。利用仿真和实测数据对算法进行了验证,结果表明,改进算法能更准确、快速地恢复出被测物体的相位信息。改进后的算法不但适合于超大规模图像的相位展开,也适合于部分区域条纹过密的包裹相位图的展开。     

Two-dimensional phase unwrapping using a minimum spanning treealgorithm

Phase unwrapping refers to the determination of phase from modulo 2pi data, some of which may not be reliable. In 2D, this is equivalent to confining the support of the phase function to one or more arbitrarily shaped regions. A phase unwrapping algorithm is presented which works for 2D data known only within a set of nonconnected regions with possibly nonconvex boundaries. The algorithm includes the following steps: segmentation to identify connectivity, phase unwrapping within each segment using a Taylor series expansion, phase unwrapping between disconnected segments along an optimum path, and filling of phase information voids. The optimum path for intersegment unwrapping is determined by a minimum spanning tree algorithm. Although the algorithm is applicable to any 2D data, the main application addressed is magnetic resonance imaging (MRI) where phase maps are useful.     

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。     

基于自适应参数的径向基函数相位解缠算法

为了改进基于径向基函数的相位解缠(RBFPU)算法 ,针对不同的缠绕图, 提出了一种自适应参数的RBFPU(ADRBFPU)算法:先对图像进行分块 ,然后按照各块的图像复杂度确定对应的径向基函数的宽度。实验结果表明,在不同噪声水 平下,与经典RBFPU算法及经典的质量图导向(QGPU)法和图割(PUMA)法等相比,本文算法具 有更好的鲁棒性。