禁忌搜索在最小不连续相位展开算法中的应用

Flynn最小不连续相位展开算法能成功展开多种类型的包裹相位数据,但该算法在整个包裹相位图像中循环搜寻相位不连续区域,使整个图像的相位不连续最小,计算量大,效率较低.为了克服该缺点,将禁忌搜索的思想应用于最小不连续相位展开算法中,利用包裹相位图的质量图,按照质量从劣到优把所有节点划分到不同的等级,将高质最区域的节点暂时禁忌.这种禁忌搜索策略,优先在低质量区域搜索相位不连续,确保搜索区域从不连续概率最高的区域开始,因此最大可能地减少了无用的搜索过程,加快了算法的收敛速度,提高了相位展开算法的运行效率.     

基于方向图变换的快速不连续相位展开

几何突变导致的相位不连续一直是相位展开中具有挑战的问题。针对这一问题,提出基于方向与变换的快速不连续相位展开算法。在提出的算法中,利用图像的结构张量估计包裹相位图的方向,将方向图进行变换和差分计算得到的可靠的权重系数图作为加权最小二乘法的权重,并使用预处理共轭梯度法迭代求解。该算法可以快速地找出不连续位置,并在不连续分割后的区域进行单独的相位展开,具有很好的识别和展开效果。详细地描述了算法的原理和实现步骤,并对算法进行仿真和实验数据验证。实验结果表明:其相位展开的均方根误差为0.36,证明该算法能够快速、准确地对不连续的包裹相位进行展开。     

移相干涉术中有分割遮拦干涉图的相位展开

在质量图导引路径积分法的基础上,提出了一种适用于移相干涉术中有分割遮拦干涉图的相位展开方法,可以有效地解决不同有效区域之间相位展开结果不连续的问题.首先,采用图像修复方法,根据有效区域中包裹相位的纹理特征对遮拦区域进行填充,使被遮拦分割的各个有效区域连通,相位展开路径可以通过各个有效区域.在此基础上,提出了一种新的质量图,导引相位展开沿着相位变化最小的路径穿过各个有效区域之间的填充区域,以保证不同有效区域中属于同一干涉级次的包裹相位主值加减2π的倍数相同.研究结果表明,这种方法能有效地防止相位展开结果中2π整数倍的全局误差,使不同有效区域相位展开结果连续.     

基于图切割的相位展开

剪切散斑干涉术中,普遍采取相移法提取相位,只可得到被包裹的相位信息,进一步量化计算之前,必须展开相位,但是大量的散斑噪音使相位展开变得非常困难.本文提出基于图切割理论的相位展开算法,将相位展开等价于整数的最优估计问题,通过最小化能量函数展开相位,无需对散斑包裹相位图进行滤波,就可以从包含大量散斑噪音的包裹相位图中准确地提取出真实相位,极大程度地保留了相位包裹图中的细节信息.对于同一幅模拟的散斑包裹相位图,传统的质量导向枝切法和最小二乘法的均方根误差分别为11.707 6和4.977 5,新算法的均方根误差则为0.945 9,数值模拟与实验结果均验证了新算法优良的抗噪性能.     

基于图切割的相位展开

剪切散斑干涉术中,普遍采取相移法提取相位,只可得到被包裹的相位信息,进一步量化计算之前,必须展开相位,但是大量的散斑噪音使相位展开变得非常困难.本文提出基于图切割理论的相位展开算法,将相位展开等价于整数的最优估计问题,通过最小化能量函数展开相位,无需对散斑包裹相位图进行滤波,就可以从包含大量散斑噪音的包裹相位图中准确地提取出真实相位,极大程度地保留了相位包裹图中的细节信息.对于同一幅模拟的散斑包裹相位图,传统的质量导向枝切法和最小二乘法的均方根误差分别为11.7076和4.9775,新算法的均方根误差则为0.9459,数值模拟与实验结果均验证了新算法优良的抗噪性能.     

数字散斑相位图去包裹新算法

提出了一种新的数字散斑相位图去包裹算法,主要针对检测对象为复杂非连续物体这一情况。物体在激光照明下,采用光学相位反相相减图像的方法来检测并标识出相位间断区,并利用改进了的行列去包裹算法。使去包裹过程只在相位有效区域进行,从而准确快速地实现全场有效区域的相位去包裹。与已提出的相位去包裹方法相比,该算法具有计算量小,速度快,并能有效地避开大面积的相位间断区的优点,该方法使数字散斑技术可以方便地应用于工程实际中如对复杂非连续构件的变形、振动等方面的定量分析。     

欠采样包裹相位图的展开算法

利用四种常见算法对由球面参考光像面数字全息显微术得到的中药饮片海金沙细胞的包裹相位图进行了相位解包裹。结果表明:基于离散余弦的最小二乘算法和预条件共轭梯度算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;质量图导向路径跟踪算法由于未识别残差点,导致出现拉线或者孤岛区域,而且处理速度很慢;基于横向剪切干涉的最小二乘算法处理欠采样包裹相位图的效果最好,而且处理速度较快。     

时间维相位重建的改进算法

提出了一种时间维-相位重建的改进算法:利用折叠位相图进行时间相位展开以提高算法效率;推导并调整了基于时间相位展开算法初始条件从而减少所需的二维编码条纹图,增加了算法的实时性.从而可以更加有效地解决深度表面不连续和存在隔离物表面拓扑结构的景物相位重建问题.实验结果证明了本文所提出算法的可行性及有效性.     

一种新的基于线性载波延拓的相位展开方法

提出了一种利用线性载波对不连续相位图进行延拓后相位展开的方法。首先,通过傅里叶变换法确定载波频率;然后,用最小二乘法确定与相位图相匹配的线性载波对背景、遮拦区域进行延拓;最后,采用经典的相位展开算法对延拓后的相位图进行展开。实验结果表明,对于包含较大线性载波的不连续干涉图,延拓后相位展开结果避免了各区域间的全局误差;计算机模拟结果表明,对于包含较小线性载波或不含载波的不连续干涉图,经过线性载波调制后,使用该方法得到相位展开结果与真实波面均方根差仅为0.0021 rad,不存在全局误差。     

基于分支设置的质量导引相位展开算法

二维相位展开方法是近年来较为活跃、引起关注的一个研究课题,它在许多测量应用中有着重要的作用。尽管掩膜阻断算法在多个领域都有成功应用实例,该算法存在着固有的缺陷。为了克服掩膜阻断算法的缺陷,综合分支阻断方法和质量导引方法的优点,提出一种基于分支设置的质量导引相位展开新算法。它先以一个初始质量图来引导分支的设置,然后把分支对应的相位质量设置为最低,从而产生一个新的质量图,最后按新质量图来引导相位展开,并使用几个包裹相位图来验证此方法的有效性。计算机模拟相位图和实际相位图的相位展开结果表明,在存在复杂轮廓不连续和高噪声的情况下,该算法优于模板阻断算法,能得到较好的相位展开结果。