相位拼接技术在数字全息中的应用

在确保较高分辩率的前提下,提出了一种相位拼接技术以解决数字全息技术中扩大测量面积的瓶颈问题.在全息数字图记录过程中,确保相邻子孔径间具有重叠区域;拼接中采用相关算法确定重叠区域,并利用再现像重叠区域具有相同信息的特点使用最小二乘方法消除由于孔径的移动所产生的倾斜误差;相关计算和最小二乘反复迭代把相邻再现像精确统一到一个坐标系下,从而实现测量面积的扩展.以平面物体的测量为例建立了数字全息相位拼接技术的理论模型,完成了对相位物体的2×2拼接模拟,并在对标准相位板2×2的拼接实验中获得了较好的拼接效果.

相位拼接闭合条纹干涉图处理技术

二维傅里叶变换法处理闭合条纹干涉图时,解调的相位含有符号突变。为矫正符号偏差,提出一种算法,通过一对正交的半侧低通滤波器得到4个含有符号突变的相位面,将其中符号正确的部分进行拼接以得到正确的相位分布。该方法计算量小,并且能有效避开符号突变位置的相位失真区域;选择了合适的滤波窗,并对干涉条纹圆心附近区域的相位进行单独低通滤波处理,使计算精度进一步提高。在算法的仿真实验中,处理了球差、像散、彗差3组典型的仿真干涉图,解调精度可优于λ/50;对实际干涉图进行了分析处理,并与Zygo移相干涉仪测试结果进行了比对,结果吻合较好。

基于相位拼接的数字全息大视场成像方法研究

提出了一种利用相位拼接技术以扩大数字全息成像视场的方法。通过平移被测物体,记录物体各子区域的离轴全息图,然后利用菲涅尔再现算法得到部分物体相位像。在此基础上,采用均化误差算法对各子区域的相位像进行拼接,并对拼接相位像进行去倾斜处理,得到无畸变的扩展物体相位像。最后,利用USAF 1951反射型分辨率板对该方法进行实验验证。结果表明该方法能够克服CCD阵列大小对成像视场的限制,在保证成像分辨率的同时,有效扩展了数字全息的成像或测量范围。

数字全息中基于优化Harris角点的相位拼接算法

针对数字全息技术中测量面积受限的问题,提出基于优化Harris角点算法的拼接算法实现相位的双方向拼接。在获取数字全息图像时,保证相邻区域具有部分重叠,再对获得的物体的各子孔径相位图像进行拼接;用Harris角点算法检测角点密集区域为匹配模板,可高效且精准地确定重叠区域,结合高斯尺度空间和金字塔匹配思想对算法进行优化,通过加权融合实现三维形貌的再现相位拼接。以玻璃样板为实验对象,完成了物体再现相位的双方向拼接。实验结果表明:该拼接方法能够有效扩大数字全息测量物体的测量面积,并保证了较高的拼接准确度。

基于相位拼接的调频连续波激光雷达跳模影响消除方法

为了消除激光跳模对调频连续波激光测距的影响,提出了一种基于重采样信号相位拼接的跳模影响消除方法。该方法利用重采样信号相位展开求导的结果来定位激光跳模发生的时间,并对重采样信号跳模处两端的峰值进行相位拼接来去除跳模段的重采样信号。通过对相位拼接后的重采样信号进行Chirp-Z变换可以得到不受激光跳模影响的目标距离谱。系统对光程约为21.16m的延时光纤进行多次测量,实验效果证明此方法可以消除调频激光跳模对距离测量的影响,并实现了12μm的测距标准差。

数字散斑干涉形变测量中基于多CCD的相位拼接

在数字散斑干涉测量中,对于给定尺寸的CCD,很难在不影响形变测量横向分辨率的情况下扩大视野。针对该问题,提出了一种在不影响横向分辨率的情况下拼接多个子图像相位以扩大视野的方法。设计并搭建了一套多CCD实验装置来获取多个子图像。利用重叠区域解包裹后的相位图估计相邻子图像之间的相对位置并补偿相位偏差,实现正确的相位拼接。为了使用尽可能少的CCD获得尽可能大的视野,分析了重叠区域大小对拼接效果的影响。权衡视野和精度,重叠区域的最佳尺寸约为10%。所提方法在只使用两个CCD的条件下实现了视野从5.5 cm×4 cm扩大到10 cm×4 cm。拼接前后重叠区域的最大相对误差小于1%,证明了该方法的有效性。此外,还比较了所提方法与单CCD的形变测量均方根误差(RMSE)。结果表明,提出的方法具有与单CCD形变测量接近的测量精度。

全息中基于多算法融合的相位拼接方法研究

为了解决数字全息中子孔径相位拼接的效率和精度问题,提出了数字全息中基于多算法融合优化的相位拼接方法来实现相位的双方向拼接。首先,在相位拼接中选用相位相关法确定重叠区域,以限定特征点检测和提取范围,从而提升特征点检测的速率和有效特征点检测的占比;然后,对重叠区域进行Harris角点检测和角点匹配,并根据角点匹配点对来缩小块匹配算法的搜索范围;最后,采用全匹配搜索算法对最佳角点匹配点对进行精确匹配,并通过加权融合实现三维形貌的再现相位拼接。实验结果表明,本文算法能够在保证较高的拼接精度的情况下,极大地提高相位拼接的效率。

基于子孔径相位误差拼接的相位梯度自聚焦算法

随着雷达技术的发展,合成孔径雷达的成像精度也得到了大幅提升,与之相匹配的,也需要能更精确地进行运动补偿的算法。由于惯导精度无法满足需求,如果仅使用惯导数据对运动误差进行补偿,补偿的结果中含有残余的距离单元徙动,这会损失图像的精度。本文首先分析了残余的距离单元徙动对快速分解后向投影成像算法和相位梯度自聚焦算法的影响,再将用于聚束SAR相位误差补偿的相位梯度自聚焦算法进行优化,提出了基于子孔径相位误差拼接的相位梯度自聚焦算法,使其可以对残余的距离单元徙动进行补偿,并可以将其应用到条带SAR的运动补偿中,最后利用Ku波段雷达的实测数据验证算法的有效性。

简化的基于时延线性拟合的宽带测向算法

干涉仪体制下,利用拟合时延的方法估计宽带信号的波达角,需要对模糊的互谱相位进行拼接,处理过程复杂。为此,提出了一种测向算法,在给定接收机带宽下,只要基线长度小于一定数值,就可以无需相位拼接和解模糊处理直接拟合时延。从理论上分析了算法的测角性能,并给出影响测角精度的因素。仿真实验验证了理论的正确性和算法的有效性。

基于傅里叶变换轮廓术的药柱外型尺寸检测

在弹药制造过程中,药柱外型尺寸将直接影响弹药的性能。针对人工检测效率低且重复性不好以及传统机器视觉普适性差的特点,提出了基于傅里叶变换轮廓术的检测方法。该方法采用面阵CCD相机采集受药柱表面调制的光栅云纹图像,再对图像进行矫正、相位提取及重建,最后通过尺寸标定得到药柱三维尺寸。实验结果表明,该方法能同时检测多个药柱的尺寸,极大地提高了检测效率,能检测出药柱的微小变形,检测误差在0.2%以内。

基于图像域分块的条带SAR自聚焦算法

文章针对条带合成孔径雷达,提出一种基于图像域分块的自聚焦算法。该算法在图像域进行方位向分子块,采用图像偏移(MD)算法减小相位误差梯度的拼接误差,实现条带SAR图像的自聚焦处理。给出了算法流程,讨论了算法的主要步骤及原理,并利用实测数据对算法进行了验证。实测数据处理结果表明该算法能有效改善条带SAR图像质量。

一种用于条带模式SAR成像的自聚焦算法

针对现有条带模式合成孔径雷达(SAR)成像的自聚焦算法中,相位的拼接会引起误差的严重积累,本文结合相位梯度自聚焦(PGA)算法和子孔径偏移(MD)算法,提出了一种新的用于条带模式SAR成像的自聚焦算法(PGA-MD)。该算法先利用PGA算法有效估计各子孔径相位误差函数,再利用相邻子图间方位向偏移量和线性相位之间的关系,通过MD算法精确估计相邻子图间方位向偏移量,然后计算线性相位差,并基于—阶导数实现子孔径相位误差函数拼接。理论分析以及实测数据处理结果对比均表明PGA-MD算法可以有效提高对条带SAR图像的自聚焦效果。