Goldstein枝切法对存在间断相位缺陷的解缠研究

Goldstein枝切法作为相位解缠中路径积分法的重要算法之一,其解缠结果易受到噪声或间断相位缺陷所引起的残差点影响。为了研究相位间断缺陷对解缠算法的影响,模拟了具有间断相位缺陷的数据,采用Goldstein枝切法进行了系统的解缠研究。重点研究了残差点对枝切线的搜索窗口半径大小的影响,并将解缠相位与真实相位进行了比较。结果表明,在单相位间断和双不相交的相位间断缺陷的情况下,Goldstein枝切法仍然具有较好的解缠效果;对于双交叉相位间断缺陷,Goldstein枝切法在这一局部区域无法得到正确的解缠结果;通过研究枝切线搜索窗口半径对解缠的影响,验证了存在“有效枝切线搜索窗口半径”的结论。此实验结果对于采用或联合采用Goldstein枝切法进行的相位解缠理论研究和应用具有参考价值。     

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。     

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。     

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\     

用散斑法测位移进行结构分析

用激光散斑干涉照相方法,测量杆件系统中节点的位移。可简化矩阵位移法求解过程,减少由材料缺陷等因素引起的计算偏差。     

基于跳变线估测的相位包裹去除法

针对相移干涉术中噪声点产生的相位跳变，提出一种基于跳变线估测的相位包裹去除法。该方法简单实用、与去包裹路径无关，可以有效地消除干涉图噪声所产生的位相跳变，消除噪声包裹导致的相位图上的“拉线”现象，恢复真实相位。用于相移干涉测量表面微观形貌，取得了较好的实验结果。     

双频外差结合相位编码的相位解包裹方法

为了使用高频条纹进行一次外差完成相位解包裹,实现高精度测量,提出了双频外差结合相位编码的相位解包裹方法。首先,用两组正弦条纹获得两个包裹相位,进行外差处理得到外差相位;其次,相位编码条纹得到条纹级次后对外差相位展开;最后,由连续的外差相位对两个包裹相位进行展开,用最高频率的连续相位求得物体的相位信息。实验结果表明:RMS误差为0.038 mm。双频外差合成的周期不需要覆盖整个视场,打破了传统双频外差方法对频率选择的限制,可以用更高频率的条纹进行高精度测量。克服了相位主值误差对使用更高频率条纹进行高精度测量的局限性。     

可靠度导引的相位解包裹算法

设计实现了基于可靠度导引的相位解包裹算法。该算法首先在像素可靠度的基础上计算邻接线可靠度,然后根据邻接线可靠度的高低规划解包裹路径。仿真和实测结果表明,该算法可以有效避免误差扩散引起的拉线现象,提高解包裹相位的可靠性。     

动态散斑相位的希尔伯特变换分析方法

为了精确地测量物体表面的动态形变过程,提出了 一种基于希尔伯特变换的相位分析方法。形变过程通过连续采集的散斑干涉图序列来记录和 分析,动态散斑的二维相位分布通过逐点希尔伯特变换和整幅 干涉图的相位展开相结合的方法获得。在时域中,将成像器件的各个像素点视为独立的探测 单元,得到了 包含形变信息的一维时域干涉信号,在去除干涉信号的背景强度之后,利用希尔伯特变换和 三角变换相结合 的方法提取相位差以避免干涉信号调制强度波动所带来的影响。在空域中,使用傅里叶相位 滤波器进行去 噪处理,并通过基于离散余弦变换(DCT)的相位展开得到连续相位分布场。对橡胶板的动态 形变进行了实时测量, 获得了不同形变时刻的相位分布图,其中单幅可分辨的最大条纹数为26,对应的形变测量最 大值为6.92μm。实验结果显示:本文方法计算简单,易于实现,适 用于动态散斑的相位分析。     

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。     

一种改进的菱形相位展开算法

菱形相位展开算法以菱形为路径进行相位展开, 具有展开速度快、易理解等特点而倍受亲睐,但是 当展开路径上遇到不可靠点时相位展开容易出错,并向后累计,形成拉线或孤岛现象。因此 ,本文提出一 种改进的菱形相位展开算法,先用大津法对调制度进行二值化形成基本模版,并以该模版非 零区域为导航 找出截断相位分布中的极点,通过对极点的所在位置进行标记进而生成极点模板;再根据基 本模版与极点 模板将极点与不可靠点进行隔离,从而对可靠点进行相位展开;最后根据相位的连续性原则 ,利用相位逼 近和插值拟合方法校正不可靠点处的相位,从而得到完整并且逼真的相位展开结果。实验结 果验证所提算 法的可行性和有效性,表明改进菱形相位展开算法可以有效地避免相位展开中的拉线和孤岛 现象。     

一种改进的两步时域相位去包裹算法

针对时域相位去包裹方法在三维形貌测量时存在采 集图像幅数多、数据量大和处理时间长等问题,提出了一种改进的两步时域相位去包裹算 法。首 先,增加中间灵敏度投影条纹,将不同灵敏度光栅条纹投射到待测物体表面,由CCD相机采 集;再通过不同灵敏度级联,得到最 终灵敏度系数G值较大的去包裹相位数据。推导了两步时域相位去包裹算法 的初始相位条件。并进行了实际测量。结果表明,本文方法可实现高灵敏度三维形貌测量, 测量结果精度更高。     

A model-based method for phase unwrapping

Presents a model-based phase unwrapping method which represents the unwrapped phase function by a truncated Taylor series and a residual function. An efficient, noniterative computational algorithm is also proposed for calculating the model parameters from the phase derivatives. Sample experimental results are shown to demonstrate the effectiveness of the algorithm for extracting unwrapped phase images from two-dimensional (2-D) magnetic resonance imaging (MRI) data.     

小波变换在位相展开中的应用

在结构照明型光学三维传感和干涉型计量技术中，都需要将计算出的截断位相恢复为物理参数对应的连续位相，位相展开的过程中，对于十分复杂的截断位相，如何有效地标记出极点和截断线是至关重要的。本文提出利用小波变换寻找截断线的方法，利用小波变换系数的模极大值与局部奇异性的关系，通过检测小波变换系数模极大值的位置来标记截断线的基本走向，进而采用图像处理中的二值数学形态学处理方法形成完整的截断线，构成指导位相展开的控制模板，新算法有效地标记了极点和截断线，将位相展开的错误限制在局部范围。本文给出了这种算法的详细分析和计算机模拟实验的结果。     

使用区域重构技术的路径无关相位解包方法

相位解包在光学测量领域有着广泛的应用,其中路径相关类解包方法通常计算速度较快,但抗噪声能力较弱;而路径无关类方法的鲁棒性好,但大多存在迭代收敛慢、计算量大的问题。因此,将区域重构技术引入解包运算中,得到一种新的路径无关类解包方法。该方法对于矩形区域数据能够直接求解解包相位,无需迭代过程;设计了采样-重组加速方法使运算量大幅减小,计算速度优于同类解包方法;使用Gerchberg式迭代过程能够解决不规则孔径内的数据解包问题,可在少量迭代后收敛。通过仿真验证了该方法在矩形区域内的直接求解精度和加速法的效能,通过对实验数据的解包验证了算法处理不规则孔径数据的能力。     

Two-dimensional phase unwrapping using a block least-squares method

We present a block least-squares (BLS) method for two-dimensional (2-D) phase unwrapping. The method works by tessellating the input image into small square blocks with only one phase wrap. These blocks are unwrapped using a simple procedure, and the unwrapped blocks are merged together using one of two proposed block merging algorithms. By specifying a suitable mask, the method can easily handle objects of any shape. This approach is compared with the Ghiglia-Romero (1994) method and the Marroquin-Rivera (1995) method. On synthetic images with different noise levels, the BLS method is shown to be superior, both with respect to the resulting gray values in the unwrapped image as well as visual inspection. The method is also shown to successfully unwrap synthetic and real images with shears, fiber-optic interferometry images, and medical magnetic resonance images. We believe the new method has the potential to improve the present quality of phase unwrapped images of several different image modalities.     

A complementary binary code based phase unwrapping method

Phase unwrapping is used to establish the mapping relationship between camera and projector, which is one of the key technologies in fringe projection profilometry(FPP) based three-dimensional(3D) measurement. Although complementary Gray code assisted phase unwrapping technology can get a good result on the periodic boundary, it needs more coded images to obtain a high frequency fringe. Aiming at this problem, a complementary binary code assisted phase unwrapping method is proposed in this paper...