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1、第32卷第3期激光技术Vol.32,No.32008年6月LASERTECHNOLOGYJune,2008文章编号:100123806(2008)0320323204相位展开的6种算法比较1112杨锋涛,罗江龙,刘志强,吕晓旭(1.九江学院理学院,九江332005;2.华南师范大学信息光电子科技学院,广州510631)摘要:相位展开算法主要可以分为路径跟踪算法和全局展开算法。为了比较这些算法的性能,采用计算机模拟斜面和高斯面,并加入不同程度噪声产生包裹相位;从两大类中各选取3种比较典型的算法分别对其进行相位展开,计算它们的均方根误差;最后对实验数据进行比较和理论分析。结果表明,基于
2、网络规划的最小费用流算法和基于贝叶斯推断的ZπM算法是较为有效的算法,在实际应用中值得选择和改进。关键词:信息光学;相位展开;算法比较;计算机模拟中图分类号:O438文献标识码:AComparisonofsixphaseunwrappingalgorithms1112YANGFeng2tao,LUOJiang2long,LIUZhi2qiang,LBXiao2xu(1.FacultyofScience,JiujiangUniversity,Jiujiang332005,China;2.SchoolforInformationandOptoelectronicScienceandEn
3、gineering,SouthChinaNormalUniversity,Guangzhou510631,China)Abstract:Variousphaseunwrappingalgorithmshavebeenproposedforthelasttwodecades.Theymainlycanbegroupedintotwoclasses:Path2followingandglobalphaseunwrappingalgorithms.Inordertocomparetheirperformances,firstly,differenttypewrapphaseswerege
4、neratedaccordingtocomputer2simulatinginclinedandGaussianplanesatvariousnoiselevels.Thenthreerepresentativealgorithmswerechosenfromthetwoclassesrespectivelyandtheirunwrappingphasesandroot2mean2squareerrorswerecalculated.Lastly,experimentaldatawerecomparedandanalyzedtheoretically.Theresultsshowt
5、hatminimumcostflowalgorithmbasedonnetworkprogrammingandZπMalgorithmbasedonBayesianreferencearemorerobust,effective,andpriortobechosenorimprovedinpracticalapplication.Keywords:informationoptics;phaseunwrapping;algorithmscomparison;computersimulation待于进一步的考察。总体上说,这些算法可以分为两引言大类。一类是路径跟踪算法,通过某些途径,如
6、设置枝二维相位展开是从包裹相位ψ中恢复出原始相切或建立质量图,以质量图为导向等,寻找合适的积分位<信息的技术。随着光学干涉计量技术(散斑干路径来进行相位展开。这类算法中有代表性的主要[223][425]涉、全息干涉、莫尔干涉等)、磁共振成像技术,尤其是有:枝切法,质量图导向法和基于网络规划的[627]合成孔径雷达干涉技术的发展和应用,相位展开技术最小费用流算法。另一类是全局展开算法,通过引逐渐成为了一项重要的技术,引起了人们广泛的重视。入目标函数,并附以一定的约束条件,将相位展开问题[1]对于理想的包裹相位图,只要利用ITOH提出的方法转化为求解最优化的问题。这类算法中比较有影响的
7、对包裹相位梯度进行线积分即可[8][9210],但是实际得到的包主要有最小二乘法,基于正则化理论的方法和裹相位图却可能包含噪声、阴影,以及欠采样等,致使[11212]基于贝叶斯推断的方法。由于各类算法不断发相位展开问题变得非常困难。近20年来,各种相位展展和变异,系统地对它们进行比较是不现实的。因此开的算法层出不穷,各种算法的优劣和适用条件都有作者根据已有的算法程序,分别从这6类算法中各选取一种比较典型,应用较多的算法来进行比较。这些[2]算法分别是CUSACK基于最
