基于最小范数的四种相位解包裹算法比较-论文.pdf

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1、第41卷第2期中国激光Vo1．41，No．22014年2月CHINESEJOURNALOFLASERSFebruary。2O14基于最小范数的四种相位解包裹算法比较王华英刘佐强廖薇于梦杰高亚飞／河北工程大学理学院，河北邯郸056038、＼河北工程大学信息与电气工程学院，河北邯郸056038／摘要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

2、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。关键词全息；相位解包裹；最小范数法；噪声；欠采样中图分类号TB877文献标识码Adoi：10．3788／CJL2O144I．0209016ComparisonofFourPhasesUnwrappingAlgorithmBasedonMethodofMinimumNormWangHuayingLiuZuoqiangLiaoWei。YuMengjieOaoYafeiCo

3、llegeofScience，HebeiUniversityofEngineering，Handan，Hebei056038，ChinaSchoolofInformationandElectronicEngineering，HebeiUniversityofEngineering，Handan。bei056038．ChinaAbstractInordertorecoverwrappedphasemapwiththenoisyandunder—sampledarearapidlyandaccurately，thealgorithmsoffastFouriertran

4、sform(FFT)一basedmethodofleastsquares(FFT—LS)，discretecosinetransform(DCT)．basedmethodofleastsquares(DCT—LS)，1ateralshearingbasedmethodof1eastsquares(LS．LS)andthealgorithmofpreconditionedconjugategradient(PCG)methodarecomparedthroughtheoreticalanalysis，computersimulationandexperimenta1

5、verification．TheresultsshowthatthealgorithmofDCT—LSiSthefastest。thealgorithmofLS．LSiSsecondtoDCT．LS。andthealgorithmofPCGiStheslowest．Forstrongnoise。thealgorithmofPeGhasthebesteffect，andthealgorithmofLS—LShasthebesteffectfordealingwithunder—sampling．Keywordsholography；phaseunwrapping；m

6、inimumnorm；noise；under—sampledOCIScodes090．2880：090．1995：100．50881引言量的环境及噪声、欠采样、阴影、调制度过低等各种因素的存在，使得干涉图的干涉特征是千变万化的，由于数字全息图再现的复振幅光场中解调相位信息是通过反正切函数得到的，因而得到的相位分因此很难利用一种算法解决所有的解包裹问题。在布被截断到三角函数的主值范围(一，兀]之间，必实际应用中，需要根据实际情况来选择不同的算法，须对其进行相位展开(即相位解包裹)，才能得到连以便找到既迅速又准确的优化算法。最小范数法是续相位分布。因此，相位解包裹是实

7、现数字全息三目前比较有应用前景的一类算法[2]，其中典型算维(3D)重建的一个重要环节[1]。然而由于实际测法有四种：基于快速傅里叶变换(FFT)的最小二乘收稿日期：2013—09—16；收到修改稿日期：2013—10—21基金项目：国家自然科学基金(61077001、61144005)、河北省自然科学基金(F2010001038、F2012402028、F2012402051)、河北省科技支撑计划项目(09277101D、13210201D)、河北省教育厅科学研究重大项目(ZH2011241)作者简介：王华英(1963)，女，博士，教授，主要从事光学信息处理及数

8、字全息技术