基于梯度下降法的二帧相移提取算法

张少锋; 杜虎兵; 郭瑞清; 何周旋

doi:doi:10.3788/LOP57.131205

激光与光电子学进展, 2020, 57 (13): 131205, 网络出版: 2020-07-09

基于梯度下降法的二帧相移提取算法下载： 839次

Two-Frame Phase Shift Extraction Algorithm Based on Gradient Descent Algorithm

张少锋杜虎兵 ^*郭瑞清何周旋

作者单位

西安工业大学机电工程学院, 陕西西安 710021

图 & 表

图 1. 二帧仿真相移条纹图。 (a)第一帧条纹图;(b)第二帧具有相移量Δ的条纹图

Fig. 1. Two-frame simulation phase shift stripe maps. (a) 1^st frame stripe maps; (b) 2^nd frame stripe maps with phase shift Δ

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图 2. 理论包裹相位图

Fig. 2. Theoretical wrapped phase map

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图 3. 振幅标准差与相移的分布规律

Fig. 3. Distribution of amplitude standard deviation and phase shift

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图 4. 相移提取误差

Fig. 4. Phase shift extraction errors

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图 5. 相位解调结果。 (a)所提算法; (b) AST算法;(c) GS算法;(d) ROF算法

Fig. 5. Phase demodulation results. (a) Proposed algorithm; (b) AST algorithm; (c) GS algorithm; (d) ROF algorithm

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图 6. 不同算法的RMSE

Fig. 6. RMSE of different algorithms

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图 7. 不同SNR下4种算法的RMSE

Fig. 7. RMSE of four algorithms under different SNR

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图 8. 二帧实际条纹图。(a)第一帧条纹图;(b)第二帧具有相移量Δ的条纹图

Fig. 8. Two-frame actual stripe maps. (a) 1^st frame stripe maps; (b) 2^nd frame stripe maps with phase shift Δ

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图 9. AIA得到的参考相图

Fig. 9. Reference phase map obtained by AIA

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图 10. 包裹相位图。(a)所提算法;(b) AST算法;(c) GS算法;(d) ROF算法

Fig. 10. Wrapped phase maps. (a) Proposed algorithm; (b) AST algorithm; (c) GS algorithm; (d) ROF algorithm

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表 14种算法的RMSE

Table1. RMSE of four algorithms

Algorithm	Proposed	AST	GS	ROF
RMSE /rad	0.545428	0.660154	0.705504	0.572388
Time /s	4.308335	4.483918	0.141139	4.445929

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张少锋, 杜虎兵, 郭瑞清, 何周旋. 基于梯度下降法的二帧相移提取算法[J]. 激光与光电子学进展, 2020, 57(13): 131205. Shaofeng Zhang, Hubing Du, Ruiqing Guo, Zhouxuan He. Two-Frame Phase Shift Extraction Algorithm Based on Gradient Descent Algorithm[J]. Laser & Optoelectronics Progress, 2020, 57(13): 131205.

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图 1. 二帧仿真相移条纹图。 (a)第一帧条纹图;(b)第二帧具有相移量Δ的条纹图

Fig. 1. Two-frame simulation phase shift stripe maps. (a) 1^st frame stripe maps; (b) 2^nd frame stripe maps with phase shift Δ

图 2. 理论包裹相位图

Fig. 2. Theoretical wrapped phase map

图 3. 振幅标准差与相移的分布规律

Fig. 3. Distribution of amplitude standard deviation and phase shift

图 4. 相移提取误差

Fig. 4. Phase shift extraction errors

图 5. 相位解调结果。 (a)所提算法; (b) AST算法;(c) GS算法;(d) ROF算法

Fig. 5. Phase demodulation results. (a) Proposed algorithm; (b) AST algorithm; (c) GS algorithm; (d) ROF algorithm

图 6. 不同算法的RMSE

Fig. 6. RMSE of different algorithms

图 7. 不同SNR下4种算法的RMSE

Fig. 7. RMSE of four algorithms under different SNR

图 8. 二帧实际条纹图。(a)第一帧条纹图;(b)第二帧具有相移量Δ的条纹图

Fig. 8. Two-frame actual stripe maps. (a) 1^st frame stripe maps; (b) 2^nd frame stripe maps with phase shift Δ

图 9. AIA得到的参考相图

Fig. 9. Reference phase map obtained by AIA

图 10. 包裹相位图。(a)所提算法;(b) AST算法;(c) GS算法;(d) ROF算法

Fig. 10. Wrapped phase maps. (a) Proposed algorithm; (b) AST algorithm; (c) GS algorithm; (d) ROF algorithm

表 14种算法的RMSE

Table1. RMSE of four algorithms

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图 1. 二帧仿真相移条纹图。 (a)第一帧条纹图;(b)第二帧具有相移量Δ的条纹图

Fig. 1. Two-frame simulation phase shift stripe maps. (a) 1st frame stripe maps; (b) 2nd frame stripe maps with phase shift Δ

图 2. 理论包裹相位图

Fig. 2. Theoretical wrapped phase map

图 3. 振幅标准差与相移的分布规律

Fig. 3. Distribution of amplitude standard deviation and phase shift

图 4. 相移提取误差

Fig. 4. Phase shift extraction errors

图 5. 相位解调结果。 (a)所提算法; (b) AST算法;(c) GS算法;(d) ROF算法

Fig. 5. Phase demodulation results. (a) Proposed algorithm; (b) AST algorithm; (c) GS algorithm; (d) ROF algorithm

图 6. 不同算法的RMSE

Fig. 6. RMSE of different algorithms

图 7. 不同SNR下4种算法的RMSE

Fig. 7. RMSE of four algorithms under different SNR

图 8. 二帧实际条纹图。(a)第一帧条纹图;(b)第二帧具有相移量Δ的条纹图

Fig. 8. Two-frame actual stripe maps. (a) 1st frame stripe maps; (b) 2nd frame stripe maps with phase shift Δ

图 9. AIA得到的参考相图

Fig. 9. Reference phase map obtained by AIA

图 10. 包裹相位图。(a)所提算法;(b) AST算法;(c) GS算法;(d) ROF算法

Fig. 10. Wrapped phase maps. (a) Proposed algorithm; (b) AST algorithm; (c) GS algorithm; (d) ROF algorithm

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