针对干涉合成孔径雷达干涉图由于局部噪声、阴影或条纹断裂等原因导致残差点集中、产生不可靠数据点噪声斑块, 从而引起相位解缠困难的情况, 提出基于掩膜滤波的质量图引导权值的四向加权最小二乘相位解缠迭代算法.首先对噪声斑块区域进行掩膜滤波处理, 有效保留该区域真实相位信息, 防止大误差传播.再结合最大相位梯度和相位导数变化的质量图法来定义权值, 构造新的四项最小二乘迭代法, 并用其对掩膜区域进行填充, 抑制误差传递、提高运算速度、改善过度平滑作用.模拟及真实数据实验表明, 该方法解缠精度高, 能真实还原干涉合成孔径雷达干涉图局部噪声斑块的原始相位.与传统最小二乘法相比, 其差分方程矩阵带宽变大, 填充效果更好, 迭代次数更少, 精确度更高, 解决了因噪声集中导致干涉合成孔径雷达图像解缠难度大的问题.

为了解决在用(0-1)掩膜和最小二乘迭代法处理局部高密度残差点包裹相位解包时，由于真实相位丢失、误差传递和过度平滑作用引起的相位解包精度低的问题，提出一种新的解包方法。采用(2k+1)×(2k+1)维亚像素离散高斯卷积核对高密度残差点区域进行掩膜处理，有效保留该区域真实相位信息。再利用调节度-最大相位梯度质量图定义四向最小二乘迭代法的权值，改善最小二乘迭代法的过度平滑作用，抑制误差在残差点区域的传递，有效提高该区域解包的精确性。实验结果表明，该方法能很好地解决局部存在高密度残差点的解包裹问题，快速有效地还原高密度残差点区域的原始相位。与传统最小二乘迭代法相比，在相同的迭代次数下，该方法高密度残差点区域的平均误差仅为最小二乘迭代法的10%，更适合于高密度残差点较为集中的包裹相位精确解包。

针对五步相移干涉测量，提出了一种新的质量图用于引导路径预测区域增长算法。首先基于分支设置处理残差点，直至相位图中所有残差点都被平衡。然后将包裹相位图按质量值分割为若干区域，把分支对应的质量值设为最低，按质量值由高到低顺序对每一区域的相位进行路径预测区域增长方式的去包裹，若区域间有交界，则通过调整偏移量的方法进行融合处理。软件仿真和实验验证结果表明，与传统区域增长算法相比，新算法准确度更高，计算速度更快。

针对小波变换轮廓术中相位无法快速准确展开的问题, 提出了一种能有效抑制噪音的相位展开算法.首先, 分析了小波脊系数幅值质量图和相位导数方差质量图的特征;然后依据相位值与其数学期望的偏差程度, 利用小波脊系数幅值矩阵和导数方差思想构造了 “小波脊系数幅值导数方差”质量图;最后分别进行软件仿真和真实模型实验, 并将利用新质量图引导的相位展开效果与传统相位展开质量图法和改进的质量图法进行对比.实验结果表明, 本文算法提高了相位展开精确度, 相位展开误差率降低了2.61%.所提质量图易于构造, 在引导相位展开时不仅能得到较准确的绝对相位值, 还能有效抑制噪音的影响,从而重建出精确度高的物体三维模型.

加权相位解缠算法的解缠精度取决于所提取的质量图的可靠性。目前提取相位质量图的方法大多采用以各个像素为中心的固定窗口法, 但当某些像素被噪声严重干扰时, 采用固定窗口法提取质量图往往得不到正确的解缠结果。因此, 提出了几种自适应加权窗口方法来提取相位质量图, 并给出了具体的实现方法和步骤, 同时采用加权小波变换相位解缠算法进行相位解缠。实验结果表明, 采用自适应加权窗口方法提取相位质量图来确定初始权重系数能获得比较好的解缠效果。

为了减少相位展开过程中噪音的影响并获得正确的相位展开结果,提出了一种新型的质量图。首先分析了传统的相位导数方差质量图和基于调制度信息质量图的缺陷。然后基于各向同性的梯度幅值,融合图像锐化方法和调制度信息,构造出一种新型的“调制度罗伯特梯度幅值方差”质量图。最后通过计算机模拟图和模型实例图的相位展开,将提出的质量图与传统的相位导数方差和基于调制度信息的质量图进行了对比。实验结果表明,新的质量图更加可靠,有效地弥补了相位导数方差等传统质量图的部分缺陷。

二维相位展开在众多相位测量应用中起着重要作用。在相位展开方法中，质量图能否真实地反映包裹相位质量，在很大程度上决定了相位展开结果是否正确。为了复原可靠的相位轮廓，提出了一种准确的基于相位梯度相关系数的质量图。该质量图可从包裹相位图直接导出，先求出包裹相位图的相位梯度图，由相位梯度图获得每个像素一定邻域内的相位梯度相关系数，再用不同方向的梯度相关系数得到质量图。详细描述了新质量图，并通过展开若干包裹相位图验证其有效性和优越性。相位展开的结果表明，所提出的质量图是一种优良的相位质量指示器，可用于质量引导相位展开算法，复原获得可靠的相位轮廓。

在质量图导引路径积分法的基础上, 提出了一种适用于移相干涉术中有分割遮拦干涉图的相位展开方法, 可以有效地解决不同有效区域之间相位展开结果不连续的问题。首先, 采用图像修复方法, 根据有效区域中包裹相位的纹理特征对遮拦区域进行填充, 使被遮拦分割的各个有效区域连通, 相位展开路径可以通过各个有效区域。在此基础上, 提出了一种新的质量图, 导引相位展开沿着相位变化最小的路径穿过各个有效区域之间的填充区域, 以保证不同有效区域中属于同一干涉级次的包裹相位主值加减2π的倍数相同。研究结果表明, 这种方法能有效地防止相位展开结果中2π整数倍的全局误差, 使不同有效区域相位展开结果连续。

光学相位式测量法的成功与否与光学条纹图的相位重建密切相关。相位重建就是把从条纹图中获取的相位值恢复成连续的相位值。在相位重建算法中有一个共同的研究方向就是构造一个优秀的相位数据评价机制——质量图, 以达到相位重建算法的最优化。通过对两个测量实验条纹图进行研究, 发现调制度对数(以常数e为底)幅值的梯度偏差可以作为质量评价依据, 其所反映的测量数据可靠性可与经典的相位导数偏差质量图相当, 一般情况下可以以它作为相位重建算法的导向或权值; 进一步提出了一种复合质量图-调制度对数幅值-相位导数偏差质量图, 把调制度对数幅值的梯度偏差与相位导数偏差相结合, 并对结合的参数进行了优化。这种质量图能够标识相位导数偏差质量图所不能标识的细节缺陷, 并对坏点的标识轮廓更为清晰, 其可靠度优于调制度对数幅值的梯度偏差和相位导数偏差图, 在相位重建算法的应用方面, 其结果连续性优于调制度对数幅值的梯度偏差质量图。