[发明专利]一种多频相位解缠方法及装置

权利要求书

1.一种多频相位解缠方法，其特征在于，包括：

利用不同调制频率下的多个调制信号的相位测量值进行初步相位解缠得到多组解缠系数约束；

基于中国剩余定理展开所述多组解缠系数约束得到展开的相位测量值；

通过加权平均值组合所述展开的相位测量值得到伪距离估计值；

基于核密度估计所述伪距离估计值得到解包概率；

通过所述解包概率构造得到预测假设子集；

基于所述预测假设子集计算预测相位噪声及预测相位的可能值；

利用所述核密度估计对预测相位的可能值进行排序并确定解缠相位值。

2.根据权利要求1所述的一种多频相位解缠方法，其特征在于，所述利用不同调制频率下的多个调制信号的相位测量值进行初步相位解缠得到多组解缠系数约束的步骤包括：

复相的发射信号和接收信号之间的相移z表示为：

其中，p_O是一个共同的相位偏移，v_k是使用量子效率调制和积分产生的电压值，N为不同的参考信号的数量，每个相位相移弧度，k＝0…N-1；

实际的相移φ和相应的幅度a表示为：

φ＝argz，a＝|z|

飞行时间距离表示为：

其中，c是光的速度，f_m是调制频率，m为调制频率的个数；

相移表示为：

n即为相位解缠；

通过不同调制频率的M个调幅信号的相位测量值得到以下关系：

其中，是除以相应频率的最小公倍数，是所寻求的解缠系数集合；

解缠系数约束表示为：

3.根据权利要求2所述的一种多频相位解缠方法，其特征在于，所述基于中国剩余定理展开所述多组解缠系数约束得到展开的相位测量值的步骤包括：

中国剩余定理(CRT)表示为：

4.根据权利要求3所述的一种多频相位解缠方法，其特征在于，所述伪距离估计表示为：

其中，是φ_m中噪声的标准偏差，M为调幅信号的个数。

5.根据权利要求4所述的一种多频相位解缠方法，其特征在于，所述基于核密度估计所述伪距离估计值得到解包概率的步骤包括：

假设tⁱ(x)是解缠系数n＝(n₀,...,n_M-1)的函数。假设tⁱ(x)的核密度是空间邻域中所有考虑的假设的加权和表示为：

其中，K(·)是内核，表示为：h是内核尺度，i、j∈[0,M-1]k∈[0,N-1]；

w_jk是一个样本权重，定义为:

w_jk＝g(x-x_k,σ)p(t^j(x_k)|n_j(x_k))p(t^j(x_k)|a_j(x_k))

其中：g(x-x_k,σ)是空间权重，p(t^j(x)|n_j(x)是解缠的可能性，p(t^j(x)|a_j(x)是相位似然，a_j＝(a₀,...,a_M-1)是相位的幅度；

解包概率表示为：

其中，J(n)为代价函数，通过解缠系数约束的方程的残差来定义，表示为：

t^*是展开的伪距离的融合，s₁是要确定的比例因子。

6.根据权利要求5所述的一种多频相位解缠方法，其特征在于，当传感器为Kinect v2，n₀＝n₁＝0且n₂为0或1时，所述预测假设子集包括30个不同假设。