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相位展开是很多基于相位测量的检测技术所面临的共同问题,如光学干涉测量技术、干涉合成孔径雷达技术等。在这些技术中,包含待测物理量信息的相位,由于应用反三角函数计算获得,通常只能得到位于(-π,π]之间的包裹相位。为了获得实际的相位信息,需要从包裹相位中恢复出连续相位,这一相位复原过程被称为相位展开。在实际应用中,由于噪声、阴影以及欠采样等原因,相位展开成为一个非常困难的问题。Flynn提出的基于“最小不连续”思想的二维相位展开算法,可以解决绝大多数相位展开问题。但现有的最小不连续二维相位展开算法,存在着计算量大、占用资源多、效率较低等缺点。如何高效地利用“最小不连续”方法成功展开包裹相位,是二维相位展开技术研究中值得探究的问题。本文针对这一问题,对最小不连续二维相位展开方法进行了深入的研究和探讨。
在详细描述最小不连续算法的原理以及分析讨论Flynn算法的冗余性缺点后,本文分别提出了基于边缘检测技术和基于禁忌搜索思想的最小不连续二维相位展开新算法。基于边缘检测技术的最小不连续相位展开新算法,利用边缘检测技术检测出包裹相位图中相位不连续区域,并把其作为搜索扫描区域,由于利用边缘检测使所需的扫描范围在很大程度上缩小,从而显著提高了算法的运行效率。基于禁忌搜索的最小不连续相位展开新算法,则是利用包裹相位图的质量图,按照质量从劣到优把节点划分到不同的等级,将高质量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。利用这两种算法对多种不同的包裹相位图进行相位展开,展开结果表明这两种算法均具有高效和可靠的优点。