干涉雷达的相位解缠算法比较研究【字数：10608】
相位展开不仅是典型的数学家研究的问题，同时也是实现合成孔径雷达干涉测量的核心技术。其中我们所知道的一种相位轮廓测量术的关键步骤就是相位展开，这直接影响到测量的精度。本文就是研究相位解缠中三种相位解缠算法，它们分别是Goldstein枝切法，质量指导算法，LP范数算法。首先，我研究了这三种算法的原理，并理解了三种算法的伪代码；其次，我在Visual Studio平台用C语言实现了上述三种算法；最后，我在matlab平台上模拟了4个数据集，对三种算法进行了仿真和比较。实验结果表明LP范数算法表现最佳，枝切法次之，质量指导算法精度最低。本文对相位解缠算法在不同数据集表现有指导作用。
目录
1 绪论 6
1.1研究的背景和意义 6
1.2论文结构 6
2相关技术简介 7
2.1 C语言技术介绍 7
2.2 VS软件的介绍 7
2.3 Matlab介绍 7
3 Goldstein枝切法 8
3.1相位展开一些背景 8
3.2相位展开中存在的噪声影响 8
3.3 Goldstein算法的理论 8
4质量导向路径跟踪 11
4.1质量导向路径跟踪算法的简介 11
4.2质量导向路径跟踪算法所采用的算法 11
4.3质量导向路径跟踪算法的实际步骤 11
4.4该算法伪代码的实现 12
5 LP范式算法 14
5.1LP范式算法的背景 14
5.2LP范式的研究 14
5.3LP范式算法的表示 16
5.4LP范式算法的伪代码 18
6软件实现，Matlab上的仿真比较 20
6.1Goldstein上的软件实现 20
6.2质量跟踪路径跟踪法 29
6.3LP范数算法的软件实现 39
6.5Matlab上代码的实现 54
6.6Matlab上面的数据的采集以及比较 57
7总结与展望 60
8 对社会和研究的影响 61
9结束语 62
参考文献 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
63
1 绪论
1.1研究的背景和意义
我们的雷达数据的使用方式已经发生了明显的变化在过去的十年里.从合成孔径雷达上面勘测到的数据被用来观察和测量云层的表面的形貌，同时火山爆发引起的地表的变化也可以被我们的星载雷达系统来观测出来。这一起取得的成绩都来自于相位展开理论。我们将用一些关于相位解缠的算法来探究一下干涉数据处理中相位展开的奥秘，这些理论，软件将有助于对我们理解雷达干涉技术有重要的贡献，同时也能促进先进技术的研究和未来传感器系统的设计。
1.2论文结构
论文分为7个部分。
第一章为绪论，简单的介绍了研究的目的和意义以及对未来先进技术的憧憬。
第二章为相关技术的简介，把这些算法实现以及用来比较使用的一些工具的介绍。
第三章为Goldstein枝切法[1]的简介，如何判断残差点，如何枝切，以及一系列的操作来完成的相位的解缠。
第四章为质量导向路径跟踪算法，此算法也是对残差点[3]进行识别和运算，对路径进行积分。
第五章为LP范数算法[2]，讲述的是上面两个算法忽略了一种非常自然的方法，在我们从雷达上面得到的图上面，一些相位数据中的一些条纹线，根据这个来做文章。
第六章为软件的实现，数据的收集与比较。采用的是c语言对这三种算法加以实现。并且在matlab上面对这些进行仿真和数据比较。
第七章为总结和展望，对本文的一些软件设计的中遇到的一些问题，以及对帮助我完成论文的老师的感谢。
2相关技术简介
本文章主要对实现这三种算法的软件做个简单的介绍，主要就是在VS完成把伪代码写出能跑的C语言代码，其次就是在matlab上把几个算法进行仿真。
2.1 C语言技术介绍
说起c语言大家都不陌生，学习计算机的学生基本入门都是先学习的c语言。c语言是较早出来的高级语言，它主要是面向过程的编程，这与c#，C++，java这些面向对象的编程还是有些区别的。c语言相比于其他的一些面向对象的语言还是有优势的，它生成的目标程序的效率比较高。
2.2 VS软件的介绍
VS是Microsoft Visual Studio的简称。从下载它，所需要10多个G的存储空间可以看出来它庞大的工具系统，我用过的有uml建模，集成开发环境ide，窗口应用程序等，在上面所写的代码的移植性很好，其他微软开发的软件的代码放在VS上不需要修改，直接就可以跑，可以说VS把很多的编译软件都集合到自己上面了。
2.3 Matlab介绍
Matlab不仅仅是个数学的软件，而且matlab可以用作编程仿真，sinulink模型简历，最优化，神经网络，模糊控制，pid，滤波有卡尔曼，a~b滤波等，并且所需要的编程的不是很多，这对于很多初学者很是友好啊。
3 Goldstein枝切法
3.1相位展开一些背景
我们知道有一种交相位轮廓测量术（phase measuring profilometry ，pmp）,它是一种测量技术，具有非接触式，精度高，速度快等优势，广泛地在三维视觉测量中有着。应用反正切函数可以计算包裹相位的时间，这样得到的包裹的相位值被限制在（Π，Π）之间，相位轮廓测量术可以从中恢复出真正的相位值。相位展开关系到三维重建的精度，所以对相位展开的精度提出了很高的要求[4]。
3.2相位展开中存在的噪声影响
通常如果没有噪声的话，也就是满足itoh条件[5]，相位的展开图每个相邻的点的差分需要控制在Π之内，先把相邻的相位加减2Π，然后展开行再展开列这样展开每一个相位，会形成一个二维的相位图。在实际的应用中，会有很多干扰因素，测试的物体表面上有出现反光，阴洞，断裂等的不可消除的因素，这些区域称为噪声区域。这样在我们进行相位展开的时候，噪声区域会进行干扰，把有效的相位弄的不在连续被阻断开来，形成“拉线”现象，每一个相邻的相位的展开都会沿着错误的路线，这是相位展开好坏的难点。
目录
1 绪论 6
1.1研究的背景和意义 6
1.2论文结构 6
2相关技术简介 7
2.1 C语言技术介绍 7
2.2 VS软件的介绍 7
2.3 Matlab介绍 7
3 Goldstein枝切法 8
3.1相位展开一些背景 8
3.2相位展开中存在的噪声影响 8
3.3 Goldstein算法的理论 8
4质量导向路径跟踪 11
4.1质量导向路径跟踪算法的简介 11
4.2质量导向路径跟踪算法所采用的算法 11
4.3质量导向路径跟踪算法的实际步骤 11
4.4该算法伪代码的实现 12
5 LP范式算法 14
5.1LP范式算法的背景 14
5.2LP范式的研究 14
5.3LP范式算法的表示 16
5.4LP范式算法的伪代码 18
6软件实现，Matlab上的仿真比较 20
6.1Goldstein上的软件实现 20
6.2质量跟踪路径跟踪法 29
6.3LP范数算法的软件实现 39
6.5Matlab上代码的实现 54
6.6Matlab上面的数据的采集以及比较 57
7总结与展望 60
8 对社会和研究的影响 61
9结束语 62
参考文献 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
63
1 绪论
1.1研究的背景和意义
我们的雷达数据的使用方式已经发生了明显的变化在过去的十年里.从合成孔径雷达上面勘测到的数据被用来观察和测量云层的表面的形貌，同时火山爆发引起的地表的变化也可以被我们的星载雷达系统来观测出来。这一起取得的成绩都来自于相位展开理论。我们将用一些关于相位解缠的算法来探究一下干涉数据处理中相位展开的奥秘，这些理论，软件将有助于对我们理解雷达干涉技术有重要的贡献，同时也能促进先进技术的研究和未来传感器系统的设计。
1.2论文结构
论文分为7个部分。
第一章为绪论，简单的介绍了研究的目的和意义以及对未来先进技术的憧憬。
第二章为相关技术的简介，把这些算法实现以及用来比较使用的一些工具的介绍。
第三章为Goldstein枝切法[1]的简介，如何判断残差点，如何枝切，以及一系列的操作来完成的相位的解缠。
第四章为质量导向路径跟踪算法，此算法也是对残差点[3]进行识别和运算，对路径进行积分。
第五章为LP范数算法[2]，讲述的是上面两个算法忽略了一种非常自然的方法，在我们从雷达上面得到的图上面，一些相位数据中的一些条纹线，根据这个来做文章。
第六章为软件的实现，数据的收集与比较。采用的是c语言对这三种算法加以实现。并且在matlab上面对这些进行仿真和数据比较。
第七章为总结和展望，对本文的一些软件设计的中遇到的一些问题，以及对帮助我完成论文的老师的感谢。
2相关技术简介
本文章主要对实现这三种算法的软件做个简单的介绍，主要就是在VS完成把伪代码写出能跑的C语言代码，其次就是在matlab上把几个算法进行仿真。
2.1 C语言技术介绍
说起c语言大家都不陌生，学习计算机的学生基本入门都是先学习的c语言。c语言是较早出来的高级语言，它主要是面向过程的编程，这与c#，C++，java这些面向对象的编程还是有些区别的。c语言相比于其他的一些面向对象的语言还是有优势的，它生成的目标程序的效率比较高。
2.2 VS软件的介绍
VS是Microsoft Visual Studio的简称。从下载它，所需要10多个G的存储空间可以看出来它庞大的工具系统，我用过的有uml建模，集成开发环境ide，窗口应用程序等，在上面所写的代码的移植性很好，其他微软开发的软件的代码放在VS上不需要修改，直接就可以跑，可以说VS把很多的编译软件都集合到自己上面了。
2.3 Matlab介绍
Matlab不仅仅是个数学的软件，而且matlab可以用作编程仿真，sinulink模型简历，最优化，神经网络，模糊控制，pid，滤波有卡尔曼，a~b滤波等，并且所需要的编程的不是很多，这对于很多初学者很是友好啊。
3 Goldstein枝切法
3.1相位展开一些背景
我们知道有一种交相位轮廓测量术（phase measuring profilometry ，pmp）,它是一种测量技术，具有非接触式，精度高，速度快等优势，广泛地在三维视觉测量中有着。应用反正切函数可以计算包裹相位的时间，这样得到的包裹的相位值被限制在（Π，Π）之间，相位轮廓测量术可以从中恢复出真正的相位值。相位展开关系到三维重建的精度，所以对相位展开的精度提出了很高的要求[4]。
3.2相位展开中存在的噪声影响
通常如果没有噪声的话，也就是满足itoh条件[5]，相位的展开图每个相邻的点的差分需要控制在Π之内，先把相邻的相位加减2Π，然后展开行再展开列这样展开每一个相位，会形成一个二维的相位图。在实际的应用中，会有很多干扰因素，测试的物体表面上有出现反光，阴洞，断裂等的不可消除的因素，这些区域称为噪声区域。这样在我们进行相位展开的时候，噪声区域会进行干扰，把有效的相位弄的不在连续被阻断开来，形成“拉线”现象，每一个相邻的相位的展开都会沿着错误的路线，这是相位展开好坏的难点。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jsj/jsjkxyjs/554.html
