基于路径跟踪和双波长干涉的相位解缠研究

发布时间：2017-04-29 21:14

  本文关键词：基于路径跟踪和双波长干涉的相位解缠研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：相位中包含大量有用的信息。例如,在干涉合成孔径雷达技术中,相位对应着地面的高程信息；在光学测量技术中,相位对应着物体的三维形貌特征；在磁共振成像技术中,相位对应着临床相关的生理参数信息。然而,在这些技术中所获得的相位一般不是真实的连续相位信息,而是经过反三角函数运算得到的位于某周期(如(-π,π])内的缠绕相位。要想获得真实的连续相位信息,就必须寻找丢失的周期个数。从缠绕相位中恢复出原始连续相位,这一过程即为相位解缠(Phase Unwrapping),也称相位展开、相位解卷绕或相位解包裹。相位解缠在干涉合成孔径雷达、光学测量和磁共振成像等方面的研究中都具有非常重要的意义。在过去的几十年中,相位解缠问题得到了国内外学者广泛的研究,各种工程数学方法都被用于相位解缠当中,并涌现出多种不同的相位解缠算法。这些方法大致可以分为两大类：一类为基于路径跟踪的相位解缠算法(局部法),另一类为基于最小范数的相位解缠算法(全局法)。但是,在实际应用当中,噪声和欠采样等问题使得相位解缠成为了一个不容易解决的问题。至今仍然没有任何一种工程数学方法可以完全解决相位解缠中的这些问题,各种算法求得的只是近似解。本文针对常用的相位解缠算法进行了研究,论文的主要工作和成果如下：(1)系统地介绍了相位解缠的国内外研究现状。针对基于路径跟踪和基于最小范数的相位解缠算法当中比较常用的数值方法进行了研究,并详细地分析了各类算法的原理、思想、优缺点及其适用的条件。(2)针对枝切法相位解缠算法的原理和存在的问题,利用枝切问题和旅行商问题的等价性,提出了使用多种群遗传模拟退火算法对Goldstein相位解缠算法的枝切线安置策略进行改进和完善,从而有效地减少了枝切线的总长度,避免了经典枝切法在设置枝切线时易出现大范围“孤岛”的现象。并通过模拟实验和真实实验验证了该方法的有效性。(3)由于噪声和欠采样等原因,相位数据不满足数值方法中连续性的要求,导致很难实现精确的解缠。另外,数值方法不能处理阶跃型物体。为了克服这些缺陷,本文又研究了光学中的基于双波长干涉的相位解缠算法,并利用模拟实验验证了该算法的有效性。
【关键词】：相位解缠 枝切法 遗传算法 模拟退火算法 双波长干涉
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP18
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 研究背景和意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.3 本文研究内容与结构12-14
• 第二章 相位解缠原理及常用算法14-29
• 2.1 相位解缠原理14-19
• 2.1.1 一维相位解缠14-16
• 2.1.2 二维相位解缠16-18
• 2.1.3 相位失真及噪声18-19
• 2.2 基于路径跟踪的相位解缠算法19-24
• 2.2.1 枝切法19-21
• 2.2.2 质量图导向法21-24
• 2.2.3 其它算法24
• 2.3 基于最小范数的相位解缠算法24-28
• 2.3.1 最小二乘法24-26
• 2.3.2 网络规划法26-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第三章 基于多种群遗传模拟退火算法的相位解缠29-41
• 3.1 遗传算法和模拟退火算法30-32
• 3.2 IBC-MPG-SA算法32-35
• 3.2.1 预处理32-33
• 3.2.2 编码33-34
• 3.2.3 相位解缠34-35
• 3.3 实验比较35-40
• 3.3.1 模拟实验35-38
• 3.3.2 真实实验38-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第四章 基于双波长干涉的相位解缠41-52
• 4.1 双波长干涉原理41-45
• 4.1.1 静态干涉41-43
• 4.1.2 动态干涉43-45
• 4.2 双波长干涉相位解缠原理45-48
• 4.2.1 四步相移45-46
• 4.2.2 解缠方法46-48
• 4.3 实验比较48-51
• 4.4 本章小结51-52
• 第五章 总结与展望52-54
• 5.1 总结52
• 5.2 展望52-54
• 参考文献54-59
• 致谢59-60
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研项目60

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