Comparison of phase unwrapping algorithms for living cell's interference pattern

A multiphase microscopic interference system is designed to measure the height of cell which is important to the research of collective cell migration in physiology and medicine. This sys- tem can quantitatively measure cell height across a living monolayer without knowing the refractive index of cells. For the interference pattern, because the phases are all wrapped between - π to π, it is necessary to get the real phase through phase unwrapping,a method to restore the wrapped phase data of the object by using numerical calculations. Three representative algorithms are selected to unwrap the interference pattern of ceils： branch-cut method, quality-guided method and network method. Although each of them can restore the phase, their performances are obviously different. We compare these methods and find that branch-cut method needs the smallest execution time and can obtain good unwrapped patterns when noises are not serious.

蚁群算法在高噪声区的InSAR相位解缠应用研究

InSAR技术已成为目前监测地面沉降、山体滑坡和地震等灾害的重要手段,而相位解缠是InSAR技术的关键一步。在噪声严重区域使用枝切法进行解缠时会产生大量的残差点,建立的枝切线过长并且会产生大量密集的区域,解缠时会产生解缠“孤岛”。本文应用蚁群算法寻找距离最近的异性残差点并放置建立枝切线,缩短枝切线的长度,减少密集区域,使得枝切线长度最短来避免枝切法产生的解缠“孤岛”。通过仿真实验和泉州地区实地的InSAR图像数据进行实验计算和分析,并以均方误差和解缠时间作为评价指标与其他5种算法进行对比,结果表明,该算法要优于其他算法,且该算法产生的枝切线相比于Goldstein枝切法产生的枝切线总长度缩短超过50%。

InSAR相位解缠算法的实验对比研究

相位解缠是InSAR处理中的一个关键步骤,相位解缠算法的选取很大程度上影响着最终的结果。本文主要介绍和比较了6种常用的相位解缠算法,并选取西藏当雄地区的地震同震影像进行实验分析,对解缠结果的质量进行评价比较。结果表明:统计耗费网络流算法结果充分顾及了相干图所包含的信息,获得了一个较优的全局解,解缠结果的连续性较好。而且直接处理感兴趣的且数据质量好的离散区域,实现效率高,可以将误差限制在一个小范围内,防止误差的再传递,解缠结果较精确。

分支阻断干涉SAR相位展开算法的解析与实现

本文以干涉SAR相位展开的残差理论为基础对经典的相位展开算法分支阻断算法进行了详细深入的理论分析和解析 .对长期以来由于原始文献的简节或由对残差现象的不充分理解而造成的对Goldstein的分支阻断算法的错误理解和结论进行了说明和纠正 .进而 ,引入了统一接地处理与最近邻偶极子对残差预处理步骤 ,大幅度降低了分支的长度及展开相位解平面中的不连续区域的个数 .最后讨论了分支阻断算法的性能和特点 ,及其在分离残差方面的普遍意义 .实际X

改进枝切法在动态三维重建中的应用

枝切相位展开方法因其对噪声有较好地抑制效果而被广泛使用。但是枝切法构造的枝切线不一定是全局最短且容易形成封闭枝切线,造成相位展开错误。因此,提出了基于禁忌搜索的改进枝切法。使用最近邻算法对正负残差点进行匹配得到初始解,然后使用禁忌搜索算法对初始解进行优化全局构造枝切线。通过仿真对算法进行了测试,该算法比枝切法构造的枝切线长度减少了42%,速度提高了28%。并对变化的人脸表情进行了动态三维形貌重建实验,结果表明该算法具有较好的相位展开精度。

枝切法与曲面拟合结合的InSAR相位展开算法

为了解决干涉合成孔径雷达(InSAR)相位被缠绕的问题,提出了一种基于枝切法与曲面拟合的合成相位展开算法.这种算法针对干涉相位图中不同质量的区域采用不同的展开策略,首先利用枝切法准确性高的特点展开高质量区域的相位,然后利用曲面拟合的方法对低质量区域的相位进行拟合,最后利用遗传算法对拟合函数进行修正来获得最终的展开相位.仿真实验和实测数据表明,该方法很好地克服了枝切法的"孤岛现象"和最小二乘法存在相位坡度欠估计的情况,且比其他方法的精度高。

干涉SAR与MRI中的相位展开算法研究

给出了2种最主要的相位展开方法积分路径法和最小均方方法的理论基础和代表算法。同时利用实际X-SAR干涉SAR数据与医学MRI相位数据实现了积分路径法的代表算法分支阻断法与最小均方法的代表算法加权多重网格算法的相位展开,前者引入了边界接地处理及偶极子对残差预处理步骤以提高算法的性能,后者则采用相位导数方差生成的二值质量图作为权值输入,以增强算法的适应能力及可靠性。

PC机集群系统在电力系统暂态稳定分析中的应用

暂态稳定分析的并行求解研究主要集中在对暂态计算时数学方程的并行化、暂态计算的内在并行性2方面。从网络分割的角度出发,采用基于支路分割的并行算法,以分割支路两端的电压为交接变量,将分割支路两端的节点看作有注入电流的节点,通过迭代最终实现并行计算。以MPICH.NT.1.2.5作为操作平台,利用MPI(MessagePassingInterface)传递函数库实现并行通信。最后,通过IEEE39节点系统对该算法进行测试,验证了该算法的正确性,并且通过与传统算法的比较得到了令人满意的并行加速比。

GIS线形矢量图形最优路径算法研究及仿真实现

为了能够动态高效地采集线性矢量图形节点信息,在此提出了一种采集矢量图形节点信息的“截枝算法”,该算法尤其适用于节点之间有多条线段连接的复杂的线性管网结构;在此基础上应用Dijkstra算法确定出了线性矢量图形任意两节点之间的最优路径节点序列。最后利用VC++语言和基于COM的MapObjects组件技术实现了基于上述算法的仿真软件GISLOOP,并对国家基础地理信息系统(NFGIS)1:400万主要公路数据文件roa_4m进行仿真分析,得出了一些有益的结论。

PC机集群系统在电力系统暂态稳定分析中的应用

从网络分割的角度出发,采用了一种基于支路分割的并行算法,以分割支路两端的电压为交接变量,将分割支路两端的节点看作有注入电流的节点,通过迭代最终实现并行计算。继而以MPICH.NT.1.2.5作为操作平台,利用传递函数库实现并行通讯。最后通过IEEE39节点系统对该算法进行了测试,验证了该算法的正确性,并且通过与传统算法的比较得到了令人满意的并行加速比。

货物多式运输服务网运能配置优化研究

运用离散优化方法,研究货物多式联运服务网运能配置问题,根据不同货物运输服务需求特性、各运输方式服务类型的频次以及各运输方式满足一定的运能配置和运能改造费用约束,构造了多式联运服务网络各运输方式间运能配置优化模型;利用多式联运的特点和区域组团网络结构进行算法设计,针对大规模节点采用分枝-切割进行求解可以提高求解效率;通过一个算例,对模型和算法的可行性和有效性进行了验证;最后通过敏感性分析说明了单位运能配置成本对运能配置的影响。

整数线性规划的切割与分支算法

基于整数线性规划问题的分支定界方法,以子问题或根问题的目标最优值作为参数,构造了一种新的切割不等式,能够方便地切割子问题或根问题的非整数最优解。在分支之前进行这种切割,产生了一种新的求解整数线性规划问题的切割与分支算法。将该算法应用于求解一些经典的数值例子,实验结果表明,与经典的分支定界方法相比,该算法大大减少了分支的数量,提高了计算效率。随着问题规模的增大,该算法的计算优越性体现得更加明显。

带有一个余凸约束的凹极小

针对在线性约束加一个余凸约束的条件下，求拟凹函数的全局极小问题，提出一个先构造包含整个可行域的单纯形，然后在目标函数值最小的极点附近逐步予以修正，使之局部重合于可行域的凸包，而得到问题的全局最优解。算法采用分枝和割平面相结合的技巧，对于凡能计算函数值的拟凹函数和凸约束函数，算法就易于执行，并具有有限步终止的收敛性质。由于算法仅在目标函数小的局部搜寻可行域的极点，故当变量及约束个数较大时，计算量远小于极点排序法。

城市公交系统宏观网络优化整合研究

采用混合整数优化方法,研究城市公交系统宏观网络优化整合问题.根据区域间服务水平要求、公交供给能力以及满足一定乘客出行要求,构造公交系统宏观网络优化整合多目标模型,该多目标函数考虑乘客总出行时间成本、各公交方式的建设总费用、各公交方式的能耗和污染物排放总费用、枢纽建设总费用最优;并给出最优解的多方案求解步骤;针对多节点采用Branch-Cut算法进行求解,提高求解效率;通过算例对模型和算法的可行性和有效性进行了验证,说明该算法可得出不同发展阶段下的公交宏观网络最优布局方案;结果表明,提出的模型与算法能对城市公交宏观网络布局提供辅助决策支持.

基于剪枝法的Costas阵列通用搜索算法

给出了一种基于剪枝法的Costas阵列通用搜索算法 .由于采用了剪枝法 ,在遍历过程中剪去了不满足Costas阵列条件的分枝 ,这样既避免了大量不必要的回溯 ,又在遍历的同时生成了Costas阵列 ,而不需另外判断是不是Costas阵列 ,因而比遍历加判断的回溯算法效率更高 .用汇编语言程序实现了该算法 ,并穷尽地求出了一定阶数 (1≤n≤ 2 0阶 )的所有Costas阵列 ,实验结果表明杨义先等关于Costas阵列的第 4猜想不成立 .

小规模TSP边集裁剪策略研究

由于旅行商问题的计算复杂性,随着问题规模的扩大,精确算法逐渐不能在较短的时间内得到或不能得到问题的全局最优解。通过对该类问题的高质量优化解与全局最优解之间关系的分析,基于概率统计原理建立了问题的简化初始边集,并在分支裁减法中应用了合理的动态上界调整,新建立的混合分支裁减法实现了对小规模旅行商问题的快速精确求解。

破损平面的k-L形覆盖算法

提出了一种求解破损平面k-L形覆盖问题的剪枝搜索算法。该算法先将k-L形分解为顶格和底格的组合,并将整个平面做相应分解构成候选集合,再利用剪枝搜索算法对平面进行搜索,找到相匹配的组合,通过逐步求精的方法以得到接近于最优解的覆盖方案。实验结果表明,该算法在处理小规模破损平面k-L形的覆盖问题上是有效的。

改进的求解TSP混合分支裁剪法

分支裁减法是一种有效的求解小规模TSP的整数规划方法。随着TSP规模的逐步扩大,问题求解的复杂性也随之增加。在TSP的可计算数学研究领域中,局部搜索算法能快速求解TSP的局部最优解。通过将局部搜索算法与分支裁减法结合,利用局部搜索算法对分支裁减法获得上界所对应环路进行优化,使分支限界算法的上界更快地向全局最优解靠近,提高算法的求解效率,扩大了分支裁减法求解TSP的规模。

板材横截锯改进优化下料算法研究与设计

针对板材横截锯优化下料问题,分析了求解该问题的分支定界算法、基因遗传算法的优缺点,并在此基础上提出了一种将两种算法有机结合、各取所长的改进下料算法。实验证明,采用此方法编制的优化程序出材率比国外同类优化软件高2%～3%。

基于改进模拟退火遗传算法的INSAR相位解缠算法

为了解决经典的Goldstein枝切线法容易生成过长的枝切线和较多封闭区域的问题,提出一种基于改进模拟退火遗传算法的INSAR(Interferometric Synthetic Aperture Radar)相位解缠算法。该算法首先对部分残差点进行预处理,生成极性平衡的小段枝切线,然后使用改进模拟退火遗传算法求解剩余残差点的优化组合。经这两步处理后,所得到的枝切线的总长度和封闭区域的数量都明显减少。对真实INSAR数据的实验结果表明,该算法在运行时间和解缠精度上均有一定的优越性。