相位展開技術(shù)的應(yīng)用

關(guān)于相位展開技術(shù)的應(yīng)用第1頁，共33頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)30分，星期五相位展開在各方面的應(yīng)用1.自適應(yīng)光學(xué)2.光學(xué)測量3.醫(yī)學(xué)磁共振成像4.干涉合成孔徑雷達(dá)第2頁，共33頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)30分，星期五自適應(yīng)光學(xué)

自適應(yīng)光學(xué)：由大氣引起的波面誤差由一個(gè)可變形的鏡面進(jìn)行實(shí)時(shí)校正的光學(xué)技術(shù)。它是補(bǔ)償由大氣湍流或其他因素造成的成像過程中波前畸變的最有前景的技術(shù)。

這源于大氣擾動造成的波前在時(shí)間和空間的不穩(wěn)定。第3頁，共33頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)30分，星期五光學(xué)測量

光學(xué)測量：如全息干涉計(jì)量，散斑干涉術(shù)，光柵投影輪廓術(shù)。第4頁，共33頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)30分，星期五相位展開技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用用相位展開技術(shù)可以處理醫(yī)學(xué)上的圖像的偽影。磁敏感加權(quán)成像(susceptibilityweightedimaging，SWI)是近年來發(fā)展起來的一種全新的磁共振成像方法。這種方法可利用不同組織間磁敏感性的差異產(chǎn)生圖像對比，進(jìn)而可對各組織顯影的新技術(shù)。第5頁，共33頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)30分，星期五

與傳統(tǒng)磁共振成像方式相比，SWI在靜脈顯影方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢，可應(yīng)用于腦腫瘤、腦出血或其他有靜脈參與的病灶研究中，從而有效地改善對這些疾病的診斷。第6頁，共33頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)30分，星期五靜脈血的主要成分為順磁性的去氧血紅蛋白，動脈血?jiǎng)t是抗磁性的氧合血紅蛋白。這種磁敏感性差異將最終導(dǎo)致兩種血管信號的相位信息強(qiáng)度不同，在與幅度信息相加權(quán)后，使靜脈能獨(dú)立于動脈清晰成像，這是SWI成像的理論基礎(chǔ)。第7頁，共33頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)30分，星期五

在臨床醫(yī)學(xué)診斷中，由外傷所導(dǎo)致的微出血以及很多腫瘤病變都與靜脈有關(guān)，目前的成像手段對靜脈血管的成像效果都不甚理想，而利用SWI可獲得清晰的靜脈血管影像，因此SWI具有廣泛的臨床應(yīng)用價(jià)值。第8頁，共33頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)30分，星期五

SWI原始圖像包括幅值圖像和相位圖像。幅值圖像中包含了絕大部分的組織對比信息，而相位圖像則從磁敏感性的角度反映組織對比，特別是磁化率差異較大的組織。第9頁，共33頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)30分，星期五幅值圖像和相位圖像這兩種圖像是在掃描過程中同時(shí)獲得的，所以，它們總是成對出現(xiàn)，每一對圖像所對應(yīng)的解剖位置都完全一致。幅值圖像相位圖像第10頁，共33頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)30分，星期五

但是，因?yàn)榇嬖谙辔粋斡暗膯栴}，從上圖中的幅值圖像和相位圖像很難獲得血管的診斷信息。要利用原始SWI圖像獲得連續(xù)清晰的血管影像，需要對原始圖像進(jìn)行一系列復(fù)雜的后處理過程。第11頁，共33頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)30分，星期五相位偽影是由于磁場的不均勻性造成的，通常出現(xiàn)在具有不同磁化率物質(zhì)的交界面周圍，如副鼻竇、蝶鞍和顱底等位置。在成像過程中由于磁場的不均勻性，導(dǎo)致了在SWI的相位圖像中出現(xiàn)相位模糊(或相位纏繞)問題，在相位圖上，表現(xiàn)為環(huán)繞在交界面周圍的擾動波紋。第12頁，共33頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)30分，星期五

關(guān)于相位纏繞(wrapping)問題，可以用下圖進(jìn)行簡單說明。真實(shí)相位纏繞相位一個(gè)相位本應(yīng)在0到4π的信號因?yàn)槟撤N原因，落在了-π到π之間，這就是所謂的相位纏繞問題。第13頁，共33頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)30分，星期五經(jīng)相位展開技術(shù)處理后的圖像處理前處理后第14頁，共33頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)30分，星期五

總的來說磁敏感加權(quán)成像是近年來發(fā)展起來的一種全新的磁共振成像方法。其主要特點(diǎn)就是利用不同物質(zhì)間的磁敏感性差異進(jìn)行靜脈的顯影成像。

第15頁，共33頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)30分，星期五相位展開在SAR系統(tǒng)應(yīng)用

SAR系統(tǒng)：干涉合成孔徑雷達(dá)(InterferometricSyntheticApertureRadar)，能夠在全天候條件下獲得大測繪帶地表高度和監(jiān)測地表形變信息。數(shù)據(jù)處理主要包括保持相位的成像處理、復(fù)圖像配準(zhǔn)、干涉相何圖生成、二維相位展開和相位高程變換等步驟。第16頁，共33頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)30分，星期五

按照干涉SAR的工作模式對其進(jìn)行分類，主要包括：垂直軌道(Cross．track)工作模式、順軌道(Along-track)工作模式和重復(fù)軌道(Repeat-track)工作模式。垂直軌道工作模式第17頁，共33頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)30分，星期五主要的應(yīng)用方面繪制三維地形圖冰川測量地球動力學(xué)應(yīng)用海洋探測陸地覆蓋分類第18頁，共33頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)30分，星期五繪制三維地形圖利用相位展開來獲取高精度的數(shù)字高程圖(DEM)是其最初的目標(biāo)，也是其最直接的應(yīng)用之一。隨著技術(shù)的發(fā)展，目前通過相位展開技術(shù)進(jìn)行高程測繪已經(jīng)逐步走向工程化，國外在平坦地區(qū)已經(jīng)可以取得達(dá)到2米左右的高程精度，在地形起伏較大的地區(qū)，高程精度為5米左右，基本上可以滿足實(shí)際需要。第19頁，共33頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)30分，星期五冰川測量

主要研究內(nèi)容有冰川地形測量、冰速測量和冰川學(xué)應(yīng)用等。Goldstein等人在1993年最早提出將相位展開技術(shù)引入冰川運(yùn)動研究中。其研究表明，相位展開技術(shù)可以檢測南極冰川的運(yùn)動速率和基準(zhǔn)線位置變化，并通過對雷達(dá)數(shù)據(jù)的分析給出了冰川的位移速度，該結(jié)果與當(dāng)?shù)氐膶?shí)測結(jié)果吻合較好。第20頁，共33頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)30分，星期五地球動力學(xué)應(yīng)用

諸如地震現(xiàn)象的研究，包括：震后和抗震構(gòu)造的機(jī)理研究等、火山下陷與抬升、地面沉降與抬升、滑坡和區(qū)域運(yùn)動的監(jiān)測以及海床的擴(kuò)張等。第21頁，共33頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)30分，星期五海洋探測

可以用來研究海波和海流的變化情況以及海洋動力學(xué)方面的研究等。海洋占地球表面70％的面積，而且隨著人類技術(shù)的不斷發(fā)展，資源消耗越來越大，對海洋的探索和研究已經(jīng)成為了當(dāng)務(wù)之急。第22頁，共33頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)30分，星期五陸地覆蓋分類相位展開技術(shù)還可以用于陸地的覆蓋分類，這是因?yàn)閮纱物w行形成的干涉圖還提供了雷達(dá)回波信號中除幅度外的相位信息，這些信息可以作為覆蓋分類的依據(jù)。第23頁，共33頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)30分，星期五

隨著干涉合成孔徑雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展，相位展開技術(shù)可以廣泛應(yīng)用于DEM測量以及地形測繪等多個(gè)方面，更高層次的應(yīng)用比如海岸帶變形、土地覆蓋及沙漠化、森林砍伐和洪澇預(yù)報(bào)等都可以用這一技術(shù)快速準(zhǔn)確地監(jiān)測。第24頁，共33頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)30分，星期五

現(xiàn)代測量系統(tǒng)技術(shù)在飛快的發(fā)展，對物體相位圖的測量已經(jīng)成為一項(xiàng)基本的測量項(xiàng)目。由于相位纏繞等問題的存在，相位展開算法在不斷的研究更新，相位展開技術(shù)也在不斷的發(fā)展中。第25頁，共33頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)30分，星期五THANKYOU！第26頁，共33頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)30分，星期五垂直軌道工作模式

它是利用一副天線來發(fā)射雷達(dá)波信號，然后再利用兩副天線同時(shí)接收回波信號。第27頁，共33頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)30分，星期五主要的應(yīng)用方面第28頁，共33頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)30分，星期五順軌道工作模式

它是在不同的時(shí)間分別對同一地區(qū)進(jìn)行成像，通過所得圖像對的相位差來確定地面目標(biāo)在雷達(dá)視線方向的位移來獲得地物目標(biāo)的運(yùn)動狀況。第29頁，共33頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)30分，星期五主要的應(yīng)用方面第30頁，共33頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)30分，星期五重復(fù)軌道工作模式