四向加权最小二乘法相位解缠研究

相位解缠是干涉合成孔径雷达(InSAR)成像的关键步骤之一.首先采用正余弦均值滤波法去除InSAR图像噪声,然后提出一种改进的最小二乘法,即四向加权最小二乘法,应用该算法进行相位解缠实验.实验结果表明, 正余弦均值滤波法不仅对去除噪声非常有效,而且很好的保持了图像边缘信息;四向加权最小二乘法比现有的两向最小二乘法相位解缠更接近真实解缠相位.     

基于离散余弦变换最小二乘法实现数字全息再现像的相位解包裹

采用离轴菲涅尔数字全息系统对栅格进行了全息图的数字记录和数字再现,并用离散余弦变换(DCT)最小二乘法对数字全息再现像进行了相位解包裹处理.在此基础上;增加了后处理过程,即对原始包裹相位的相应点加上或减去2π的整数倍,与此最小二乘算法所求得的解包裹相位进行比较,使二者之差的绝对值达到最小,将原始包裹相位做处理后的相位值作为解包裹相位的最后结果.对栅格的解包裹相位三维图和原子力显微镜扫描获得的三维图的对比测量和分析结果证明了经后处理的解包裹相位精度得到了有效提高.     

数字全息显微中的相位像差自动补偿算法

结合图像分割技术提出了一种用于数字全息显微成像的相位像差自动补偿算法.首先，采用最小二乘拟合算法对包含被测物体的解包裹相位图进行粗略的补偿，在此基础上，利用图像分割算法对其背景区域进行分割，获得不含被测物体的解包裹相位图.最后，对其进行最小二乘拟合从而实现相位像差的精确补偿.传统的数字全息显微技术需要通过手工检测背景区域来解决相位像差补偿的问题.然而，本文方法既不需要人工干预，也不需要光学设置的先验知识，即可实现相位像差的自动补偿.通过搭建的数字全息显微实验平台验证了所提算法的可行性和准确性.     

硬X射线同轴相衬成像相位恢复的模拟

基于角谱传播的概念, 分析了硬X射线同轴相衬成像过程, 将基于角谱传播的相位恢复算法－迭代角谱法(IASA)用于硬X射线同轴相衬成像, 进而又将此算法与强度传播方程(TIE)算法相结合进行相位恢复, 计算机模拟研究了相衬成像和相位恢复过程, 验证了这两种相位恢复算法, 并与已有的多种相位恢复算法进行了比较, 得出对于硬X射线同轴相衬成像来说, IASA与TIE相结合的算法是收敛速度最快、误差精度较高的相位恢复算法.     

一种改进的相位解缠算法

针对复杂包裹相位图解缠相位时存在相位跳变和解缠耗时的问题, 提出一种改进的相位解缠算法. 首先通过四步相移法得到包裹相位图, 由包裹相位图生成质量图; 其次将质量图划分为高质量区和低质量区, 高质量区使用简单路径算法解缠, 低质量区通过相邻两像素点的质量值构造水平和竖直权值边； 最后按构造边权值从小到大进行相位解缠, 解缠过程以两像素点所构成的边为单位, 采用不连续解缠路径, 逐次解缠所有像素点. 实验结果表明, 该算法与其他算法相比, 解缠速度较快且效果好.     

一种改进的相位解缠算法

针对复杂包裹相位图解缠相位时存在相位跳变和解缠耗时的问题, 提出一种改进的相位解缠算法. 首先通过四步相移法得到包裹相位图, 由包裹相位图生成质量图; 其次将质量图划分为高质量区和低质量区, 高质量区使用简单路径算法解缠, 低质量区通过相邻两像素点的质量值构造水平和竖直权值边; 最后按构造边权值从小到大进行相位解缠, 解缠过程以两像素点所构成的边为单位, 采用不连续解缠路径, 逐次解缠所有像素点. 实验结果表明, 该算法与其他算法相比, 解缠速度较快且效果好.     

自适应光学波面相位重构的区域算法

探讨了波面相位斜率数据重构原始波面相位的区域算法，以重构速度和精度两项指标比较了多种解法，其中尤以奇异值分解求广义逆阵法为佳，重构波面相位后，用最小二乘法分离出倾斜量和离焦量 ，解决了待校正的相位信号动态范围大的问题，给出了计算模拟重构波面以及波前传感器实时重构波面的例子，区域算法适用于较大阵列的自适应光学系统，以及光学测量的剪切干涉图形的处理。     

基于误差迭代补偿的InSAR四向加权最小二乘相位解缠法

相位解缠是干涉合成孔径雷达(InSAR)高程地形测量中的关键步骤之一。四向最小二乘法相比传统的两向最小二乘法,充分考虑了对角方向的相位信息,其解缠结果更接近真实值,但还是存在一定的误差。为了进一步提高解缠精度,提出了一种基于误差迭代补偿的四向加权最小二乘相位解缠法。通过利用缠绕相位二阶差分和梯度相关质量图的双重特性,来构建新的权重,能更好地修正坡度变化大的相位区域,抵消平滑作用,再采用误差迭代补偿机制,进一步提高解缠精度。实验结果表明,该方法有一定的优越性和可行性。     

应用复合加权偏微分方程求解的磁共振水脂分离成像算法

提出采用加权多网格方法来求基于相位矩阵的离散偏微分方程的展开解,由最大相位梯度矩阵和相位导数偏差矩阵生成复合标记矩阵,利用标记矩阵标记出相位矩阵中的不连续点和残差点,由此生成加权矩阵来抑制噪声和残差点在偏微分方程求解过程中的误差传播.通过求偏微分方程的加权最小二乘解,引导相位展开从相位质量高的点开始,有效避开低质量区域,不仅提高了相位展开的可靠性,而且能够正确地实现噪声条件下的相位展开.通过仿真数据和临床常见的头部磁共振成像,以及在0.3 T低场永磁型磁共振系统上的实验结果,证明了该算法的有效性.     

改进的相位梯度法解电离层相位污染的方法

为了修正由电离层时变特性而引起电波信号相位的污染,研究人员开发了大量的算法对回波信号进行去污染。相位梯度法解相位污染是目前一种主要的解电离层相位污染的算法,但是该算法在提取一阶Bragg峰的问题上缺乏自适应的提取算法。在相位梯度法的基础上利用局部熵最小算法和基于功率比的滑窗自适应信号提取算法来其进行优化,利用仿真信号对两种改进算法和原有相位梯度算法进行验证比较。结果表明两种改进后的算法提升了解电离层相位污染的性能,同时提升了整个解相位污染方法的自适应性。此外,根据仿真实验的结果,当信号离Bragg峰更近时,功率比算法优于局部最小熵算法,当信号远离Bragg峰时,两者效果基本一致。     

基于测地学腐蚀的去包裹算法

相位图像去包裹运算是三维形貌测量的重要环节,用于获得真实的相位分布。该文提出了基于测地学腐蚀的去包裹算法,首先根据包裹相位图像选取m ask与m arker图像,并在m ask图像的限制下对m arker图像进行测地学腐蚀运算,然后对腐蚀后图像的补集采取相同的腐蚀运算,以消除包裹相位图的阴影、断点等噪声,最后利用五帧去包裹算法对腐蚀预处理后的相位图进行相位恢复。实验表明,该方法有效地消除了相位图像中的断点、空洞和阴影等干扰因素,为实现高精度的表面形貌测量奠定了基础。     

几种时间相位展开方法的比较

相位场的展开是基于结构光投影光学三维面形测量方法的关键步骤,复杂相位场的展开也是该方法面临的主要问题之一,时间相位展开方法提供了解决这一难题的一种有效手段.时间相位展开方法利用从多套不同频率条纹图中调解得到的三维截断相位分布,沿时间轴方向上将每点的相位进行独立展开,可以避免二维截断相位图展开过程中引入的误差扩散问题.本文对比了负指数时间相位展开法、三频时间相位展开法、三频外差时间相位展开法以及一次外差时间相位展开法,并引入分块拟合的方法来得到更准确的相位计算结果.完成了计算机模拟和实验验证,标准平面测量时,采用分段拟和的相位误差远小于以前采用的全场拟和法.     

融合梯度向量流条纹探测与图切法相位解缠

为解决GVF-Snake(gradient vector flow snake)条纹探测相位解缠时,内部条纹线探测偏离条纹边界的问题,提出了一种融合GVF-Snake条纹探测与马尔科夫随机场(Markov random field,MRF)图切法相位解缠方法.通过判断出条纹探测线不是真实条纹边界的情况,对该条纹探测线上一步探测条纹的内部块用MRF图切法进行分割解缠,按照相应解缠准则将两种解缠结果进行融合,形成含有边界跳跃点的粗解缠结果,并用高通滤波插值法消除粗解缠结果的边界孤立点的方法研究了矿区梯度较大地区的相位解缠.结果表明:以巨野矿区某工作面为实验区,用两景sentinel-1A的单视复数图像进行两轨法干涉处理的真实相位来验证算法的有效性.在面分析上,以自适应局部平滑相位评估(phase estimation using adaptive regulation based on local smoothing,PEARLS)为评价标准,将本文方法与最小费用流等5种相位解缠算法进行比较.对比结果显示,本文方法的平方根误差、平均绝对误差分别是±0.0791、±0.0090、±2.3173 rad.在线分析上,对只含有变形相位的绝对相位,提取各解缠绝对相位工作面走向线、倾向线的变形.以实际水准观测值为标准,本文方法的平方根误差、平均绝对误差、绝对值最大误差分别是±0.17748、±0.14107、±0.40529 cm.面分析中以PEARLS相位重构为基准,可见本文方法要优于其他常规的解缠方法;同理,线分析中以水准数据作为依据其各项指标亦为最优.     

双精度数字散斑振动测量系统

给出了一种双精度数字散班振动测量系统。该系统结合了普通数字散斑离面振动测量光路和退敏感光路,可以对物体的振动进行高精度和低精度２次测量,并利用低精度的测量结果对高精度的测量结果进行相位去包裹。由于这种去包裹方法是各点独立进行的,使得该系统可以测量工程实际中复杂的非连续体的振动。     

基于阶段递进的综合本体相似度计算方法

针对传统的语义相似度计算方法计算量过大、 计算过程较复杂等问题, 提出了一种基于阶段递进的综合本体相似度计算方法。该方法把计算相似度的过程分为4个阶段, 每个阶段根据实际情况设定一个阈值, 如果此阶段计算的相似度大于阈值, 则计算下一阶段的相似度; 如果小于阈值, 则认为该对概念间不相似, 不必再计算以下各阶段的相似度, 可大大减少相似度的计算量, 使计算过程清晰可控。通过实验数据可知, 该算法与Glue算法相比, 其查全率、 查准率分别提高4.78%和3.05%, 而计算效率提高50%以上。     

基于多重网格法的相位解缠算法

指出了最小二乘相位解缠算法是求解二维相位解缠问题最稳健的方法之一,并可等效为求解一大型的稀疏线性方程系统.求解大型线性方程组通常采用迭代法,然而其收敛速度非常慢.为了改善收敛特性,提出了一种新的相位解缠算法——多重网格法,该方法通过在疏密不同的网格层上进行迭代,以平滑不同频率的误差分量,从而加快系统的收敛速度.仿真实验表明:该方法能够很好地恢复真实相位,具有解缠精度高,收敛速度快等优点.     

动态孤立区域位相展开方法的研究

位相展开问题是所有基于条纹分析的光学测量技术都难以避免的问题．在采用结构照明的光学三维传感方法中，位相展开是被测物体三维面形正确重建的关键步骤之一．特别是在冲击和爆轰过程中，由于突轰过程的特殊性，解出的位相是散布的，位相的展开更是一个难点．将调制度引入到动态傅立叶变换轮廓术，根据调制度信息建立三维模板，并在三维坐标空间下进行基于调制度排序的位相展开，很好地解决了二维情况下空间不连续区域和孤立区域无法正确展开位相的问题，为动态傅立叶变换轮廓术应用在冲击和爆轰过程中，获取物体散布的三维面形提供了强有利的新手段．给出了详细的理论分析和计算机模拟．     

一种二维相位展开方法及其有效算法研究

干涉相位图中务纹不连续、噪声、欠采样等因素使得相位展开较为困难．探讨一种基于路径积分的基本思想、采用最近相邻残差点连接方式的二维快速相位展开方法,并给出算法的具体实现流程．仿真实验结果验证了算法的有效性．