基于分割缩放的欠采样相位图解包裹算法

为了提取所需的相位信息,克服噪声、断点以及欠采样等不利因素的影响,针对采样问题出现的根本原因（采样频率过低、图像条纹密度过高）,在处理欠采样问题时采用基于分割缩放原理的相位解包裹算法,对密度过高的干涉条纹通过插值放大后再进行解包裹运算。在理论分析的基础上给出了具体的相位解包裹算法,模拟计算和实验验证都表明了该算法的可行性。结果表明,该算法对有欠采样相位的解包裹能取得不错的效果。     

基于最小范数的四种相位解包裹算法比较

为了快速准确地对含有噪声及欠采样区域的包裹相位图进行展开,采用理论分析与计算机模拟及实验验证相结合的方法,对基于快速傅里叶变换(FFT)的最小二乘法(FFT-LS)、基于离散余弦变换(DCT)的最小二乘法(DCT-LS)、基于横向剪切干涉的最小二乘法(LS-LS)和预条件共轭梯度法(PCG)的四种相位解包裹算法作了对比研究。结果表明:DCT-LS算法运行速度最快,LS-LS算法次之,PCG算法速度最慢,PCG算法对于噪声的免疫力最强,LS-LS算法处理欠采样的效果最好。     

相位解包裹中欠采样问题的实验研究

为了解决相位解包裹时由于相位变化快而出现的欠采样问题,采用剪切干涉的原理建立光场,利用加权离散余弦变换算法求解泊松方程的方法,实现了对横向剪切最小二乘相位解包裹算法的改进。在理论分析的基础上给出了具体的相位解包裹算法,并通过实验研究验证了改进后算法的可行性。结果表明,改进后的算法能够有效地避免由相位变化过快带来的欠采样问题。     

对基于图像分割与合并的相位展开算法的改进

为了提高基于图像分割与合并的相位展开算法的精度,对已有的一种算法进行多方面改进,采取区域不等分措施,使得区域信息完整、准确再现;针对不同区域的噪声及欠采样情况,分别采取不同的相位展开算法;对分块合并时重叠区域进行加权叠加处理。利用仿真和实测数据对算法进行了验证,结果表明,改进算法能更准确、快速地恢复出被测物体的相位信息。改进后的算法不但适合于超大规模图像的相位展开,也适合于部分区域条纹过密的包裹相位图的展开。     

像面数字全息显微中的相位解包裹算法研究

为了快速准确地恢复出由像面数字全息显微术(IPDHM)得到的被测样品准确的相位分布,采用理论分析和实验验证相结合的方法,对5种相位解包裹算法的速度、准确性及适用范围等相关问题进行了研究。结果表明:对由IPDHM得到的含有欠采样区域的包裹相位图进行相位展开时,基于横向剪切的最小二乘法效果最好、速度最快;利用枝切法和质量导向图法处理的结果存在"拉线"和未展开区域,造成严重的解包裹错误;利用基于离散余弦变换(DCT)的最小二乘法和预条件共轭梯度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。因此,基于横向剪切干涉的最小二乘法是目前IPDHM中的最优相位解包裹算法。     

基于横向剪切的四向最小二乘相位解包裹算法

为了解决相位变换过快导 致相位离散梯度不连 续及解包裹中欠采样的出现,本文将横向剪切干涉技术引入到四向最小二乘相位解包裹算法 中。通过对包裹相位 建立二维复光场,对复光场进行剪切,一方面可以排除相位截断的干扰,另一方面剪切的引 入可以提高算法对严 重包裹相位的处理能力。实验结果表明,本文算对恢复相位信息有较好的 效果,同时具有四向 最小二乘的抑制误差传递的优点,且适合于对部分区域变化过大的相位进行解包裹。     

基于径向剪切原理的相位解包裹算法

为了得到所需的相位信息,必须克服噪声、条纹断裂及欠采样等各类不利因素的影响,针对该问题,在处理严重欠采样问题时采用了径向剪切的原理,由包裹相位构建出初始的光场,并对该光场进行多次数字缩放,计算它们之间的相位差,将一个困难的问题分解为多个较为简单的问题进行处理,从而得到需要的解包裹相位.在理论分析的基础上给出了具体的相位解包裹算法,模拟计算和实验都表明了该方法的可行性.结果表明,该方法能较好地处理严重欠采样问题,相比传统的解包裹算法适用性更广.     

应用欠采样原理提高相位式激光测距精度

在激光测距中,测程和测量精度一直都是一对矛盾体.在保证测程的同时,提高测量精度是本次设计的关键所在.相位式激光测距的传统思想是将高频信号进行混频之后得到频率较低的差频信号,使用FFT得到相位,但是信号经混频后会带来幅度的衰减和相位的偏移.为了解决该问题,提出一个新的思路,利用欠采样技术与同步检测原理改进测相方法,降低数据处理的复杂度,提高相位检测的精度.用MATLAB仿真有白噪声和其他干扰信号存在时欠采样技术测量相位的精度,经过误差分析之后进行改进并与传统的方法进行了比较.     

基于UMnet的数字全息相位解包裹

为了实现高精度的数字全息相位解包裹, 采用基于Unet网络框架中集成MobilenetV3的轻量级深度学习网络, 设计了UMnet网络以实现全息相位的精准解包裹。网络中融和轻量级注意力机制、多尺度卷积来增强网络精度与泛化能力, 同时运用hard-Swish激活函数提高网络学习能力; 运用模拟数据集进行网络训练, 对生成网络模型进行降噪能力测试, 并经过了实际样品全息图的测试验证。结果表明, UMnet比深度学习相位解包裹网络的结构性相似指数值提升了6.6%。UMnet能够简单、快速、高效地实现数字全息相位解包裹。     

基于k值取整的二向剪切相位解包裹算法的研究

针对已有的解包裹算法依旧不能对存在严重欠采样 和较强噪声的包裹相位进行精确解包裹,为了处理受 到噪声污染、严重欠采样的包裹相位图,本文提出了一种基于k值取整二向 剪切的新型相位解包裹算法。 将横向剪切干涉技术和迭代算法进行了改进,得到的新算法,一方面提高了对严重欠采样 包裹相位的处 理能力;另一方面加快了迭代的收敛速度,其所需时间和离散余弦变换(DC T)法接近。在新算法中,引入k值取 整,可以更加精确求解出真实相位,从而提高了新算法的抗噪性能。通过与改进的最小二乘 (LBS)算法进行对比, 新算法的性能优于其它算法。实验结果表明,本文提出的新算法,不仅可以处理严重欠采样 的包裹相位图,还具有很强的抗噪性。     

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。     

基于欠采样谱分析的激光拍频相位式测距方法

介绍了一种高精度相位式测距方法,载波通过双频氦氖激光器加偏振器产生1.08 GHz光强调制的拍频信号来实现,以克服半导体激光器的调制带宽限制,从而提高测距精度。为降低高速ADC实现难度,根据带通抽样定理,采用欠采样的方法采集波形数据,分析了其理论依据;然后通过全相位谱分析法对采样数据进行鉴相,并重点分析了鉴相数据的截取问题。搭建系统实验,在采样率为50 MSa/s时,157个欠采样数据就能实现0.1 mm左右的测距精度。实验表明,应用欠采样全相位谱分析法,以远低于测尺频率的采样率采样依然能实现高精度测距。     

三种基于路径跟踪的位相解包裹算法比较

为了快速准确的对含有噪声和欠采样问题包裹位相图进行位相展开,本文采用理论分析与计算机模拟及实验验证相结合的方法,对基于路径跟踪算法的枝切法(BC)、质量导向的路径跟踪算法(QG)和菱形算法(RA)三种位相解包裹算法作了对比研究。结果表明:RA算法运行速度最快,BC算法次之,QG算法速度最慢;其中BC和RA算法对含有强噪声和欠采样的包裹位相图处理效果较差,QG算法效果相对较好,但这种算法运行的时间较长,不太适合处理实时性要求较高的问题。所以要根据具体实际问题对噪声、欠采样和实时性的不同要求来选取合适的算法。     

基于欠采样的激光测距数字鉴相方法

欠采样方法为实现全数字化接收、降低激光测距系统复杂性提供了有效途径。针对传统欠采样数字同步解调法引入干扰大的缺点,为提高系统的测量精度,提出了欠采样频域谱分析鉴相法。方法基于Nyquist采样谱分析鉴相思想,通过对欠采样后搬移到低频的频谱成分进行分析获取相位信息实现鉴相,在抵抗干扰方面具有较好的性能。在加入信噪比40 dB、杂散频率、0.1 MHz频率偏移、2次谐波的综合影响因素后的仿真结果表明,在1 MHz测距速率下,欠采样谱分析鉴相法精度为0.13,调制频率80 MHz时测距精度为0.68 mm,优于传统的欠采样数字同步解调法。因此,欠采样谱分析法更适用于高速、高精度的数字化相位差测量,提出的实现方案具有实际意义。     

精确最小二乘相位解包裹算法

路径无关算法是一类重要的相位解包裹算法,其中最常用的是各种最小二乘算法。由于最小二乘算法无法限制误差在空间中传播,因此不能直接获得精确的解包裹相位,其应用受到了限制。分析最小二乘相位解包裹算法误差的特点,提出了一种能得到精确解包裹相位的新算法,给出了相关的理论分析和具体算法,通过模拟计算和实验验证,证明了该新算法的可行性与有效性。     

基于欠采样的宽频段信号频率估计技术

对基于欠采样的单阵元输出宽频段多信号频率估计提出了一种算法。为正确解由于欠采样所导致的频率混迭,需要对单阵元输出的信号延时延成构成通道。求解频率所用的子空间类算法PRO－ESPRIT,保证了算法只需要较小的运算时,计算机模拟结果,频率估计离差接近CRB。     

欠采样与过采样技术研究

数据采集面临两类问题:要有更高的采样率,来满足对高频信号的采样需求;能有更大的采样动态范围,来满足对微弱信号的采样需求。欠采样技术和过采样技术的出现很好地解决这两个问题。文章将解析欠采样和过采样的基本原理,并利用欠采样和过采样解决实际遇到的问题。     

欠采样数字测频法的改进

提出了一种宽带数字测频中欠采样测频的解模糊方法.该方法不通过相位差直接测频,而是根据存在模糊的频率之间的相位特点,利用相位差的允许误差范围并结合快速傅里叶变换后的频域结果得出准确频率.仿真实验表明解模糊算法的改进降低了对信噪比的要求,有效地克服了噪声对测频准确性的影响.     

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。     

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。