非递归最小不连续相位解缠算法及其优化方法

钟何平; 田振; 吴浩然; 徐魁; 唐劲松

doi:10.13203/j.whugis20150785

非递归最小不连续相位解缠算法及其优化方法

1.
海军工程大学海军水声技术研究所, 湖北武汉, 430033

基金项目:

国家自然科学基金 41304015

国家自然科学基金 61671461

中国博士后科学基金 2015M582313

详细信息

作者简介:
钟何平, 博士, 讲师.主要从事干涉信号处理和并行计算.zheping525@sohu.com

中图分类号: P228.41
计量
- 文章访问数: 01786
- HTML全文浏览量: 0214
- PDF下载量: 0332
出版历程
- 收稿日期: 2016-08-31
- 发布日期: 2017-10-04

Non-recursive Minimum Discontinuity Phase Unwrapping Algorithm and Its Optimization

Naval Institute of Underwater Acoustic Technology, Naval University of Engineering, Wuhan 430033, China

Funds:

The National Natural Science Foundation of China 41304015

The National Natural Science Foundation of China 61671461

the China Postdoctoral Science Foundation 2015M582313

More Information

Author Bio:
ZHONG Heping, PhD. lecturer, specializes in the theories and methods of signal processing of interferometry and parallel computing. E-mail:zheping525@sohu.com

摘要

摘要: 提出了一种非递归最小不连续相位解缠算法，并对其解缠效率进行了优化。在深入分析最小不连续算法的基础上，采用栈来保存生长边添加过程和消圈过程中的中间数据，实现了非递归最小不连续相位解缠算法。然后将其与量化质量引导相位解缠算法相结合，通过限制优化区域加速算法收敛。对InSAR（interferometric synthetic aperture radar）和InSAS（interferometric synthetic synthetic aperture sonar）干涉相位图的解缠试验结果表明：本文方法在保持相位解缠精度的同时，极大提高了相位解缠效率。
- 相位解缠 /
- 最小不连续 /
- 非递归算法 /
- 质量引导
Abstract: We propose a non-recursive minimum discontinuity phase unwrapping algorithm for improved efficiency. After analyzing the principles of minimum discontinuity phase unwrapping algorithm, a stack is used to store the intermediate results during edge spreading and circle canceling processes and thena non-recursive algorithm for phase unwrapping is implemented. The new algorithm was combined with the quantized quality-guided phase unwrapping algorithm, which enhances the unwrapping efficiency by restricting the optimization area. Unwrapping tests performed on InSAR and InSAS interferograms show that the proposed method maintains high quality unwrapping results and greatly improves efficiency.
- phase unwrapping /
- minimum discontinuity /
- no recursive algorithm /
- quality-guided

HTML全文

图 1 节点及其子节点值更新流程图

Figure 1. The Updating Flow Chart of the Value of one Node and Its Sub-nodes

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 2 非递归消圈流程图

Figure 2. The Flow Chart of Circle Canceling with No-recursive

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 3 非递归最小不连续算法流程图

Figure 3. The Flow Chart of No-recursive Minimum Discontinuityphase Unwrapping Algorithm

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 4 优化的最小不连续相位解缠算法流程

Figure 4. Flow Chart of the Optimized Minimum Discontinuity Phase Unwrapping Algorithm

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 5 InSAR干涉图解缠试验

Figure 5. Unwrapping Test on InSAR Interferogram

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 6 InSAS干涉图解缠试验

Figure 6. Unwrapping test on InSAS interferogram

下载: 全尺寸图片幻灯片

表 1 不同相位解缠算法性能比较

Table 1 The Performance of Different Phase Unwrapping Algorithms

干涉图	数据大小	解缠方法	解缠时间/ms	不连续长度	不连续大小
InSAR	512×512	量化质量引导算法	118	12 244	14 304
		原始递归方法	2 183	7 955	7 956
		非递归方法	2 072	7 955	7 956
		改进非递归方法	1 090	7 951	7 956
InSAS	1 512×8 800	量化质量引导算法	6 173	65 228	70 793
		原始递归方法	310 044	43 674	43 674
		非递归方法	300 355	43 674	43 674
		改进非递归方法	80 843	43 671	43 674

下载: 导出CSV

参考文献(8)

[1]	Costantini M. A Phase Unwrapping Method Based on Network Programming[C]. Proceedings of Fringe'96 Workshop-ERS SAR Interferometry, Zurich, 1996
[2]	Carballo G F, Fieguth P W.Probabilistic Cost Functions for Network Flow Phase Unwrapping[J].IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2000, 38 (51):2 192-2 201
[3]	钟何平, 唐劲松, 张森, 等.利用量化质量图和优先队列的快速相位解缠算法[J].武汉大学学报·信息科学版, 2011, 36(3):342-345 http://ch.whu.edu.cn/CN/abstract/abstract499.shtml Zhong Heping, Tang Jinsong, Zhang Sen, et al. A Fast Phase Unwrapping Algorithm Based on Quantized Quality Map and Priority Queue[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2011, 36(3): 342-345 http://ch.whu.edu.cn/CN/abstract/abstract499.shtml
[4]	Zheng D L, Da F P.A Novel Algorithm for Branch Cut Phase Unwrapping[J].Optics and Lasers in Engineering, 2011, 49(5):609-617 doi: 10.1016/j.optlaseng.2011.01.017
[5]	陈强, 杨莹辉, 刘国祥, 等.基于边界探测的InSAR最小二乘整周相位解缠方法[J].测绘学报, 2012, 41(3):441-448 http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-CHXB201203023.htm Chen Qiang, Yang Yinghui, Liu Guoxiang, et al. InSAR Phase Unwrapping Using Least Squares Method with Integer Ambiguity Resolution and Edge Detection[J]. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica, 2012, 41(3):441-448 http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-CHXB201203023.htm
[6]	Chen C W, Zebker H A.Phase Unwrapping for Large SAR Interferograms: Statistical Segmentation and Generalized Network Models[J].IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2002, 40 (8):1 709-1 719 doi: 10.1109/TGRS.2002.802453
[7]	Flynn T J. Two-dimensional Phase Unwrapping with Minimum Weighted Discontinuity[J]. Journal of the Optical Society of America A: Optics and Image Science, and Vision, 1997, 14(10): 2 692-2 701 doi: 10.1364/JOSAA.14.002692
[8]	Ghiglia C D, Pritt D M.Two-dimensional Phase Unwrapping: Theory, Algorithm, and Software[M].New York:John Wiley & Sons.Inc, 1998

施引文献(22)

期刊类型引用(11)

1.	赵涛，叶世榕，罗歆琪，夏朋飞. GNSS-IR潮位反演中高仰角数据质量控制方法. 武汉大学学报(信息科学版). 2024(01): 68-76 . 百度学术
2.	肖倩雨，周春霞，刘勇. 利用改进的亮温日较差法探测格陵兰冰盖表面融化. 武汉大学学报(信息科学版). 2024(10): 1931-1939 . 百度学术
3.	李荣兴，何美茜，葛绍仓，程远，安璐. 东南极历史冰流速过估改正. 武汉大学学报(信息科学版). 2023(10): 1661-1669 . 百度学术
4.	张冕，张春灌，赵敏，钟振华，袁炳强，周磊，韩梅. 地球磁异常EMAG2v3与全球重力数据库V29数据质量综合评估——以北极地区Aegir脊为例. 物探与化探. 2023(06): 1410-1416 . 百度学术
5.	张金辉，李姗姗，杨光，范雕，凌晴. 联合CTD、海底地形和ARGO数据构建北太平洋深海时变温度模型. 测绘通报. 2023(12): 94-101+126 . 百度学术
6.	徐天河，穆大鹏，闫昊明，郭金运，尹鹏. 近20年海平面变化成因研究进展及挑战. 测绘学报. 2022(07): 1294-1305 . 百度学术
7.	徐天河，杨元元，穆大鹏，尹鹏. 近海海平面变化成因分析. 武汉大学学报(信息科学版). 2022(10): 1750-1757 . 百度学术
8.	陈旭升，张云龙，张冠军. 优化局部均值分解在趋势信息提取中的应用. 测绘科学. 2022(11): 32-39 . 百度学术
9.	房婷婷，付广裕. 卫星重力与地球重力场的文献计量分析. 地球科学进展. 2021(05): 543-552 . 百度学术
10.	冯哲颖，岳林蔚，沈焕锋. 基于多源水文数据融合的GRACE水储量精度校正. 遥感技术与应用. 2021(03): 605-617 . 百度学术
11.	刘冰石，邹贤才. ENSO影响下的西太平洋地区海陆水储量变化分析. 武汉大学学报(信息科学版). 2019(09): 1296-1303 . 百度学术