基于路徑跟蹤和雙波長(zhǎng)干涉的相位解纏研究.pdf

1、相位中包含大量有用的信息。例如，在干涉合成孔徑雷達(dá)技術(shù)中，相位對(duì)應(yīng)著地面的高程信息;在光學(xué)測(cè)量技術(shù)中，相位對(duì)應(yīng)著物體的三維形貌特征;在磁共振成像技術(shù)中，相位對(duì)應(yīng)著臨床相關(guān)的生理參數(shù)信息。然而，在這些技術(shù)中所獲得的相位一般不是真實(shí)的連續(xù)相位信息，而是經(jīng)過(guò)反三角函數(shù)運(yùn)算得到的位于某周期（如（-π，π]）內(nèi)的纏繞相位。要想獲得真實(shí)的連續(xù)相位信息，就必須尋找丟失的周期個(gè)數(shù)。從纏繞相位中恢復(fù)出原始連續(xù)相位，這一過(guò)程即為相位解纏(Phase Unw

2、rapping)，也稱相位展開(kāi)、相位解卷繞或相位解包裹。相位解纏在干涉合成孔徑雷達(dá)、光學(xué)測(cè)量和磁共振成像等方面的研究中都具有非常重要的意義。
　　在過(guò)去的幾十年中，相位解纏問(wèn)題得到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者廣泛的研究，各種工程數(shù)學(xué)方法都被用于相位解纏當(dāng)中，并涌現(xiàn)出多種不同的相位解纏算法。這些方法大致可以分為兩大類:一類為基于路徑跟蹤的相位解纏算法（局部法），另一類為基于最小范數(shù)的相位解纏算法（全局法）。但是，在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，噪聲和欠采樣等問(wèn)題使

3、得相位解纏成為了一個(gè)不容易解決的問(wèn)題。至今仍然沒(méi)有任何一種工程數(shù)學(xué)方法可以完全解決相位解纏中的這些問(wèn)題，各種算法求得的只是近似解。
　　本文針對(duì)常用的相位解纏算法進(jìn)行了研究，論文的主要工作和成果如下:
　　(1)系統(tǒng)地介紹了相位解纏的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。針對(duì)基于路徑跟蹤和基于最小范數(shù)的相位解纏算法當(dāng)中比較常用的數(shù)值方法進(jìn)行了研究，并詳細(xì)地分析了各類算法的原理、思想、優(yōu)缺點(diǎn)及其適用的條件。
　　(2)針對(duì)枝切法相位解纏算法的

4、原理和存在的問(wèn)題，利用枝切問(wèn)題和旅行商問(wèn)題的等價(jià)性，提出了使用多種群遺傳模擬退火算法對(duì)Goldstein相位解纏算法的枝切線安置策略進(jìn)行改進(jìn)和完善，從而有效地減少了枝切線的總長(zhǎng)度，避免了經(jīng)典枝切法在設(shè)置枝切線時(shí)易出現(xiàn)大范圍“孤島”的現(xiàn)象。并通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)和真實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的有效性。
　　(3)由于噪聲和欠采樣等原因，相位數(shù)據(jù)不滿足數(shù)值方法中連續(xù)性的要求，導(dǎo)致很難實(shí)現(xiàn)精確的解纏。另外，數(shù)值方法不能處理階躍型物體。為了克服這些缺陷，