资源描述：
《光干涉条纹检测中的一种并行迭代相位解缠算法应用研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、螈膅薇蚈肇膄芇蒁羃芃荿蚆光干涉条纹检测中的一种并行迭代相位解缠算法应用研究中国科学院上海天文台年刊No.;玉3.20122012年总第33期ANNALSOFSHANGHAIOBSERVATOll入,ACADEMIASINICA光干涉条纹检测中的一种并行迭代相位解缠算法应用研究王超燕,陈欣扬中国科学院上海天文台,上海200030摘要:从干涉条纹信息中提取出的相位信号能够用于测量光学合成孔径阵列中各子孔径之间的相对光程差相位解缠是恢复真实相位的关键步骤本文借鉴一种并行抗噪解缠算法,提出以差分值的极性变化作为判据进行波形整形,同时结合子孔径相对光程差标校测量过程中的干涉条纹数据,开展预处理和相位解
2、缠,最后获得均方根值约16nm的解缠精度关键词:天文光干涉;相对光程差;相位解缠;算法中图分类号:TH744;TH7511引言在光学合成孔径阵列中,各个子孔径望远镜之间的相对光程差differentialPiston是影响成像质量优劣的重要因素随着相对光程差的增加,系统点扩展函数的主瓣会发生偏移延展和峰值强度下降,造成角分辨率降低因此需要精确检测该误差信号并加以有效补偿条纹法正是这样一种检测相对光程差信号的方法它的基本原理是对子孔径望远镜进行两两干涉成像,形成干涉条纹,根据条纹灰度信息反演计算出条纹相位,进而恢复出这两个子孔径望远镜之间的相对光程差信号由于条纹法是基于三角函数中的相位计算来恢
3、复相对光程差信号,必然存在相位的重复缠绕或者说是2?周期数的不确定性,因此需要采用一定的相位解缠方法,从缠绕相位数据中恢复真实相位本文即是针对此问题开展研究相位解缠过程是合成孔径雷达干涉测量光学干涉测量波前补偿以及磁共振图像处理等领域用于信息获取的一个关键步骤目前存在的相位解缠算法主要可以分为三类:路径积分算法最小范数算法和网络规划算法[l,2,其中路径积分算法是从一个己知真实相位值的像素点开始,对其邻域点进行缠绕相位差值的累加,这样不断地扩张直到所有数据点都被解缠网最小范数算法是根据最小范数原理,使缠绕相位与真实相位的梯度差的平方和最小来实现相位解缠[]网络规划算法是将相位解缠问题转化为网
4、络优化中最小化问题,求解最小化问题的最优解,最终获得相位解缠结果图各种算法都有各自的优缺点,在运算速度与精确性上往往不能兼顾,需要根据实际应用情况来选择在利用干涉条纹检测子孔径相对光程差时,为了从检测信号值中精确地重构出光程差值,需要对二者之间的关系特性进行标校,确定特性参数具体做法是按照一定步长逐次改收稿日期:2012一03一08:修回日期:2012一06一28资助项目:中国科学院空间科学预先研究项目第二批XDAO4o7osoo总第33期王超燕,等:光干涉条纹检测中的一种并行迭代相位解缠算法应用研究变一个子孔径光路中的光程,同时采集相应的干涉条纹图像,从条纹图中取出中心点的灰度值作为测量数
5、据完成若干步测量后得到一个测量数据序列,然后根据干涉光强表达式反演计算出缠绕相位通过对缠绕相位解缠,重构出相应的光程差为了比较准确地评估这些测量数据是否与真实的光程差相符,需要选择合适的相位解缠方法显然这样的缠绕相位是一种一维分布,用路径积分算法解缠相位通常比较简单,在理想的无噪声情况下,路径积分方法能够准确地将缠绕相位还原为真实相位然而整个测量过程中不可避免地存在着CCD探测器的读出噪声暗电流机械振动和环境气流扰动等,这些因素都会降低解缠精度如果当噪声过大而使得相邻真实相位的相位差的绝对值大于7T时,会造成相位不连续,并随积分累积传播到后面的相位,那样就无法通过积分准确还原出原始相位本文借
6、鉴一种并行抗噪解缠算法,在分析基本原理的基础上,提出以差分值的极性变化作为判据进行解缠之前的波形整形;然后结合实际的条纹测量数据,阐述如何预处理并解缠相位;最后评估了新旧两种算法的解缠精度和效率2算法基本原理由//.ng等人提出的并行抗噪解缠算法[s]是一种具有路径无关性的相位解缠算法这种算法是通过迭代运算,并行地消除本次相位跳变和它们的后续变化,达到边界消除或在迭代中消除跳变的目的该算法用于时域上的一维相位解缠,如图1所示图中娜表刁丈7t叶4脚卜粕二真实相多/二户卜曰一了一八//12:渐介臀/-pl一ZPJ00.1020.30.40.50.60.70.80.91相对时间t图1理想情况下的一
7、维相位解缠网缠绕后的相位是按照锯齿波形周期分布的,相位展开处理实际上就是每次将缠绕相位在相位跳跃点平行加上27r,多次迭代直至相位跳跃消除,形成连续线性的真实相位关系式可表示为:1沪乞价落一:+2二h乞式中,坛是采样点,拭幻为第k次迭代相位,拭艺k一:为第k一1次迭代相位,拭幻为权函中国科学院上海天文台年刊212年数,表示为:了!IL矛功乞一1一叻落一1一1簇一二乃乙.h丸2功乞一1一功乞一1一:一二可以看出
