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相位解包裹算法的研究现状与存在的问题

时间:2022-09-09 22:35来源:毕业论文
1相位解包裹算法研究现状 数字全息技术可以获得物体表面的全部信息,即同时提取出全息图的强度信息和相位信息,其中,相位信息对于反映被测物体的三维信息来说尤为重要。然而
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1相位解包裹算法研究现状

数字全息技术可以获得物体表面的全部信息,即同时提取出全息图的强度信息和相位信息,其中,相位信息对于反映被测物体的三维信息来说尤为重要。然而,在相位的处理过程中,由于使用了反正切函数,得到的相位值被包裹在[−π,π]之间。若要获得物体表面的三维信息,就必须求出其真实相位的分布,所以必须对包裹相位值进行解包裹处理。相位解包裹(PhaseUnwrapping),中文译名又称之为相位展开或相位解缠绕,即把相位从主值恢复为真实值的过程。相位解包裹在数字全息技术中是一项关键环节,值得瞩目。83936

起初,在应用光学和信号处理等方面,K。Itoh首先提出了一维的相位解包裹,通常采用的是积分法。但是,如果相位变化速度快、相位采用频率较低时,就会出现相位混叠的现象,从而影响的相位解包裹的精度。20世纪70年代末,二维相位解包裹出现了,并广泛应用于自适应光学和补偿式成像等技术领域。最初,Takeda提出了一种二维相位解包裹,基本原理是行列逐点运算,这一算法是根据相位解包裹的原始意图得到的,即通过逐点积分实现的。

近年来,国外对于相位解包裹的算法有许多研究,理论也日趋成熟。2001年,JonahanM。Huntley提出枝切法,其优点是使用奇异点环,抗噪能力强,但是支路切割线的设置比较不易;2003年,MarinA。Schofield提出了一种基于FFT的4次算法,论文网

其优点是编程简单,易于实现;缺点是需要对图像进行镜像操作,费时;2006年,MyungK。Kim提出了一种双波长的光学方法,这种算法容易实现,但是容易产生“拉线”的现象;2007年JoséM。Bioucas-Duas提出了一种最大流小截算法,这种算法适合处理含有欠采样的图像,但是运行速度较慢;2009年,HansfordC。Hendargo提出了基于合成波长技术的算法,这种算法精度较高,缺点是仅适用于光学干涉领域[8];2012年,RobbyG。Mckilliam提出了一种基于多项式相位估计的算法;2013年,MrtiasR。Viotti提出了一种新型算法,这种算法可以消除噪声残差点。

在国内,关于相位解包裹的研究也有许多。2001年,苏显渝提出了一种解包裹算法,这种方法是基于条纹分析的,误差传递很小,但容易产生“拉线”的现象;2003年,惠梅等人提出了一种基于离散余弦变换的算法,这种算法的运算速度较快,缺点是容易产生误差[7];2004年,王薇等人提出了一种原理简单的菱形算法,但是不适于处理欠采样的数据;2006年,王军等人提出了一种新的加权算法,这种算法是基于二阶差分的,精确度较高,缺点是运行速度慢[7];2008年,张婷提出了一种抗噪声能力较强的新算法,这种算法是基于边缘检测的,但是运行速度慢;2010年,张根等人提出了一种基于线性载波延拓的算法,这种算法运算速度较快,缺点是存在“拉线”现象[25];2012年,张志会、王英华等人提出了一种改进的算法,这种算法基于图像的分割与合并[10];同年,钱晓凡提出了一种最小二乘算法;2016年,李博、马锁冬提出了使用区域重构技术的路径无关相位解包方法。

总体来看,国内外学者提出的各种算法,各有优缺点,应用的领域也各不相同。如何优化算法,提高算法的运算精度和运算速度,扩大算法的应用领域,如何处理噪声和欠采样等问题,尚且还需要深入研究。

2相位解包裹算法存在的问题

通过总结、分析以往国内外的诸多相位解包裹算法,不难发现,各种相位解包裹算法都既有其优势,也存在不足。而且,没有一种算法是万能,没有一种算法能解决所有的问题。另外,噪声、欠采样等问题也是困扰相位解包裹算法主要问题。如果能够解决这些主要困难,就可以提高相位解包裹的精度,既而可以获得测量物体的精确的结构信息[3]。在这个领域仍有诸多问题需要进行深入研究,例如:如何在相应的领域采用合适的相位解包裹方法;如何解决欠采样、噪声等对相位解包裹的干扰;如何 相位解包裹算法的研究现状与存在的问题:http://www.youerw.com/yanjiu/lunwen_99220.html

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