第二节:路径跟踪算法进阶与实现
一、路径跟踪算法原理与核心思想
路径跟踪算法是一类通过局部路径规划逐步解开相位包裹的算法,其核心思想是避开残差点区域,通过构建平滑的积分路径恢复真实相位。与全局优化法不同,路径跟踪法不需要全局相位信息,而是通过局部质量评估和路径选择策略实现高效解包裹。
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算法分类与对比
- 质量引导法:基于相位质量图(如梯度方差、奇异值分解)选择低质量区域避让,适合噪声环境。
- 区域生长法:从种子点出发,通过相位连续性准则扩展路径,适合大面积均匀区域。
- 混合策略:结合质量引导与区域生长,例如先通过质量图隔离噪声区,再在安全区域进行区域生长。
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核心挑战
- 残差点干扰:噪声或相位跳变导致局部路径中断,需通过极性判断和电荷平衡修复。
- 路径过度切割:复杂相位分布中,简单路径选择可能导致解包裹结果不连续。
- 计算效率:大规模相位图处理需优化算法复杂度,例如并行计算或分块处理。
二、质量引导法:质量图构建与路径选择策略
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质量图构建方法
- 相位梯度法:计算包裹相位的一阶/二阶导数,梯度幅值越大表示噪声或跳变概率越高。
# Python示例:相位梯度计算 import nump
- 相位梯度法:计算包裹相位的一阶/二阶导数,梯度幅值越大表示噪声或跳变概率越高。

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