[发明专利]一种嵌入堆排序的卡尔曼滤波相位展开方法

说明书

技术领域

本发明涉及相位展开技术，具体为一种嵌入堆排序的卡尔曼滤波相位展开方法。

背景技术

相位展开技术能从干涉图模2π映射的相位主值区间(-π,π]恢复出真实干涉相位，广泛应用于数字全息显微，磁共振成像处理，散斑成像，光学干涉测量，自适应光学，合成孔径雷达干涉测量等领域。传统相位展开方法主要包括以下几大类：1)以经典Goldstein枝切法和质量引导方法为代表的基于路径跟踪策略的相位展开法；2)以最小二乘法为代表的最小范数相位展开法，包括预共扼梯度法、Picard迭代法、Gauss-seidel松弛迭代法、多网格法等方法；3)基于干涉图条纹频率检测的相位展开方法，以Spagnolini和Emmanuel等基于干涉图局部频率估计的相位展开方法为代表。上述三种方法自身没有噪声抑制能力，必须在采用这些方法展开相位之前尽可能彻底滤除干涉图相位噪声。这必然增加了前置噪声滤波程序的难度与复杂度，不得不在较为彻底地滤除相位噪声与保持干涉图边缘特性之间做艰难选择，不利于真实展开相位的精确评估。针对上述问题，有些研究者把传统质量引导策略与无味卡尔曼滤波(UKF)法结合起来，提出基于质量引导策略的UKF相位展开方法。卡尔曼滤波自身具有一定的噪声抑制能力，不需要在相位展开前彻底滤波相位噪声，不仅可以降低前置噪声滤波程序的难度与复杂度，甚至在干涉相位噪声不严重的情况下省去前置预滤波程序，在干涉图相位展开实验中获得好的结果。但上述基于质量引导策略的卡尔曼滤波相位展开方法需在相位展开过程不间断地搜索最佳待展开像元，大量时间消耗在路径搜索过程中，降低了此方法效率的和实用性。

发明内容

本发明的目的是提出一种嵌入堆排序的卡尔曼滤波相位展开方法，把卡尔曼滤波与堆排序的质量引导策略结合起来，能在相位展开的同时抑制相位噪声，降低前置相位滤波的难度与复杂度，在干涉相位噪声不严重的情况下甚至可省去前置预滤波；利用堆排序，在由待展开像元构成的邻接列中实现新待展开像元快速插入及排序，降低了在由待展开像元构成的邻接列中搜索质量最高的待展开像元时所消耗的时间，从而保证卡尔曼滤波沿质量引导策略确定的路径快速展开干涉图，快速稳健地完成相位展开。

本发明设计的一种嵌入堆排序的卡尔曼滤波相位展开方法，主要步骤如下：

第1步:获得干涉相位质量图

对二维干涉图(即缠绕相位图)进行处理获得反映干涉像元质量的二维数据图，即干涉相位质量图，用以确定干涉图中像元的相位质量值，指导相位展开路径。本发明对干涉图进行处理得到的干涉相位质量图为伪相干系数图(Pseudo-correlationmap)，相位的微分偏差图(Phasederivativevariancemap)，相干系数图(Correlationmap)和最大相位梯度图(Maximumphasegradient)中的任一种，其他反映干涉图相位质量的干涉相位质量图也能用于本发明。

11、伪相干系数图

伪相干系数图由干涉图直接获得，其定义的公式如下：

其中，是以像元(m,n)为中心的局部窗口内缠绕相位值，k×k为局部窗口的尺寸。

12、微分偏差图

微分偏差图的定义如下：