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\     

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。     

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。     

InSAR相位解缠最小二乘算法的研究

相位解缠是干涉合成孔径雷达（InSAR）测量地形高程的重要步骤之一。由噪声和欠采样导致的相位不一致性问题是相位解缠的难点。本文分析了相位解缠最小二乘算法的原理和性质,总结了算法的优缺点。最后采用加拿大RadarSatl数据进行实验,验证了分析的结果。     

基于小波变换的加权最小二乘相位解缠算法

提出了一种求解加权最小二乘相位解缠问题的新算法,采用相位导数方差相关图定义了相位数据的初始权重,给出了利用多分辨率小波变换进行相位解缠的具体实现方法.利用离散小波变换,将原线性系统转化成具有较好收敛条件的等价新系统,通过独立求解新系统中的低频部分,加快了系统的收敛速度.仿真实验表明:该算法具有收敛速度快、解缠效果好等特点.     

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。     

网络流与曲面拟合结合的相位解缠方法

相位解缠是干涉合成孔径雷达信号处理的关键步骤之一,而噪声和数据欠采样等因素的存在使得这一过程非常困难。网络流算法有效抑制了噪声对高相干区域的影响并且能够克服“孤岛现象”,能够把误差传递限制在一个很小的范围内,但是由于噪声的影响,解缠结果还是会有明显的“尖峰毛刺”现象。针对网络流的特点,结合残差点的思想和曲面拟合法提出了一种新的相位解缠算法。新的算法根据相关度从初步解缠结果中找出噪声点,然后运用最小曲面拟合法重构值代替噪声点的数值,最后沿着已保存的积分路径更正所有包含此误差点的路径的结果。重复迭代直至将所有的噪声点全部消除,最终的解缠结果是由多个最小曲面多次构成。仿真实验和实测数据实验都证明新算法可以有效改善解缠结果中的“尖峰毛刺”现象的同时,可以进一步抑制解缠误差的传递,提高解缠精度。     

微波零平衡相位法检测多层复合材料的粘结缺陷

提出了一种采用微波零平衡相位法检测多层复合材料 (特别是吸音材料 )粘结缺陷的新方法。该方法的特点是 :使用数字移相器和数字衰减器作为比较基准 ;使用零平衡相位方法检测相位变化 ;使用全局曲线拟合进行数据处理。本文提供的样例试验条件为 :微波源工作频率 1.15GHz ,输出功率 10 0mW ,复合材料厚度 50mm ,粘结层缺陷空气层厚度 3mm ,检测到平均相位变化为 2 .2° ,经过曲线拟合数据处理后 ,平均相位变化可精确到 2 .17°。实验结果表明 :该系统结构简单、使用方便、灵敏度较高     

相位展开中基于调制度轮廓线的极点连接算法

在相位测量型光学3维传感技术中,为了正确恢复物体的真实相位,采用了一种基于调制度轮廓线连接极点的相位展开算法。该算法将调制度分布图与分支阻断法相结合,利用图像增强技术中拉普拉斯算子检测边缘,从被测物体调制度分布中提取物体的轮廓线,用于指导极点的连接和截断线的设置,最后结合菱形算法快速展开被测物体的截断相位,能够得到较为真实的相位展开结果。实验结果表明,新方法结合了调制度分布图展开相位可靠和分支阻断法计算时速快的优点。在面形存在陡变和凹陷的复杂情况下,新算法甚至比可靠度排序法更能够有效地恢复出物体的真实相位,保证了测量的精度,而且运算速度比可靠度排序算法快了3倍。     

基于二阶差分的加权最小费用流相位展开算法

相位展开是光学干涉相位测量技术中的重要步骤,由于噪声、欠采样等因素的影响,精确的相位展开变得非常困难。将相位的二阶差分和最小费用流算法结合,提出一种以相位的二阶差分作为最小费用流权重的相位展开算法。模拟计算表明,该算法既可有效地避免枝切法由于连接的枝切形成闭合区域导致局部相位不能展开的问题,又可减小最小二乘法近似逼近带来的较大误差,相对于未设置权值的最小费用流算法,提高了其相位展开的精度。对三维形貌测量中的实验数据相位展开结果,证明了该算法的有效性。     

相位展开的6种算法比较

相位展开算法主要可以分为路径跟踪算法和全局展开算法。为了比较这些算法的性能,采用计算机模拟斜面和高斯面,并加入不同程度噪声产生包裹相位;从两大类中各选取3种比较典型的算法分别对其进行相位展开,计算它们的均方根误差;最后对实验数据进行比较和理论分析。结果表明,基于网络规划的最小费用流算法和基于贝叶斯推断的ZπM算法是较为有效的算法,在实际应用中值得选择和改进。     

离面位移数字散斑干涉系统测量材料内部缺陷

为了实现对材料内部较深层缺陷的大小和深度的检测,采用弹性理论分析并结合离面位移数字散斑干涉实验的方法,分析了含内部缺陷试件的离面位移分布,并给出了理论解。同时用数字散斑干涉和数值仿真得出试件的离面位移,将3种方法得到的离面位移及其1阶导数的分布做了对比,由对比结果可知,理论、实验及仿真得到的结果非常吻合,并对误差做了分析。从实验得到离面位移的1阶导数可获得缺陷的大小,结合理论计算出缺陷的深度,二者的误差都在允许范围之内。结果表明,利用离面位移数字散斑干涉系统测量材料内部较深层缺陷具有很高的准确性。     

改进的阶梯相位去包裹算法研究

为减少投影条纹数量,提高测量速度,提出了一种 改进的阶梯相位去包裹算法。算法 采用彩色条纹投影测量物体三维形貌,将正弦和阶梯相位条纹分别输入彩色图像的红 色和蓝色通道构成彩色条纹,由DLP投影仪将四步相移彩色条纹投影到待测物体上,由彩色 CCD相机采集。利用颜色分离技术得到2组四步相移条纹图,其中一组为4幅正弦条纹,由四 步相移法求得正弦条纹包裹相位,另一组4幅阶梯相位编码条纹图,由与正弦条纹周期一致 的阶梯相位构成,经阶梯相位解码确定条纹级次,利用自校正算法去除条纹级次噪点后,实 现相位去包裹。进行了实际测量,结果表明,本方法 测量精度与采用四步相移法相当,但只需4幅条纹图,有效减少了投影和采集的条纹数量, 提高了测量速度。     

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。     

相邻区域位相去包裹免疫算法

本文根据位相的分布特点提出了一种简单有效的相邻区域位相去包裹免疫算法 ,可以对含有噪声和无效数据区的包裹位相图进行正确去包裹 ,不需要先识别误差点 ,去包裹过程与路径无关 ,算法简单 ,可以有效地解决去包裹误差扩散问题 ,消除“拉线” ,现象。同时 ,仿真结果也证明了此种算法的有效性和健壮性     

基于FPGA的数字相位展开技术研究

针对相位展开软件算法运算复杂的缺点,通过分析相位展开原理,提出基于FPGA的相位展开技术的硬件实现。采用加/减模块、乘法器以及除法器构成截断相位处理模块,将软件算法查找链表的思路转换成RAM存储器读写操作,利用状态机完成对存储器和截断相位处理模块的控制。采用ALTERA 系列EP4CE115F29C7芯片,针对256*256和512*512的图像实现设计,最高工作频率分别达到80.22MHZ,80.45MHZ;资源消耗分别为792和1436个LE。采用SignalTap II Logic Analyzer工具实时验证了相位展开设计模块的正确性。     

三基线毫米波InSAR的相位解缠及高程反演

场景内高程突变超过干涉雷达不模糊高程的一半时, 会导致常规相位解缠绕方法失效, 在毫米波段该问题尤为突出.研究了基于聚类分析的三基线毫米波InSAR相位解缠绕方法, 改进了聚类分析中直方图包络波峰选取策略.对场景中高程突变引起的阴影区域相位噪声较大的问题, 使用掩膜门限处理, 改善了聚类分析结果.计算机仿真结果和机载毫米波三基线InSAR实际数据处理结果验证了上述方法的有效性.