[發(fā)明專利]一種基于質(zhì)量圖區(qū)域分割的快速相位展開方法

有效

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• 申請日: 2014-03-12
• 公開（公告）號: CN103913128A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陸軍;蘇航;董東來;李積江;張鑫;宋景豪;彭仲濤;劉偉;華威;寧召可
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于計算機測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于質(zhì)量圖區(qū)域分割的快速相位展開方法。

背景技術(shù)

結(jié)構(gòu)光視覺測量是一種新的物體三維表面形狀的測量方法，以非接觸、方便快速、較高的精度等特點，近年來在工業(yè)檢測、虛擬現(xiàn)實、文物保護和醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。結(jié)構(gòu)光視覺測量系統(tǒng)一般由投射裝置、攝像機、圖像處理系統(tǒng)組成。結(jié)構(gòu)光視覺測量的原理是將一幅或多幅編碼模式投影到測量場景，用攝像機捕獲場景的投影圖像，然后通過對投影模式與解碼模式對應(yīng)點的匹配，利用三角法得出深度信息，從而獲取三維信息。結(jié)構(gòu)光三維檢測的一個重要問題是相位展開算法。

相位展開算法在非接觸光學(xué)輪廓檢測中起著非常重要的作用，直接從相位圖中獲得的相位在π到-π之間，其稱為包裹相位。需要選取一種合適的相位展開算法來獲得對應(yīng)的絕對相位。使用相位展開技術(shù)可以得到相位分布的自然范圍。相位展開即是要在各個像素上增加2π的未知整數(shù)倍。對于理想的包裹相位圖，相位展開是與路徑無關(guān)的。而在實際應(yīng)用中由于局部陰影，低條紋調(diào)制質(zhì)量，不規(guī)則的表面亮度，邊緣的不連續(xù)性和欠采樣等情況在獲得的條紋圖案中經(jīng)常出現(xiàn)，導(dǎo)致了相位展開是一個路徑相關(guān)的困難問題。

針對上述的一些問題，本發(fā)明提出了一些改進方法。由包裹相位求取絕對相位本質(zhì)上是個積分問題，積分路徑的選擇是個關(guān)鍵問題，選擇不同的積分路徑，得到相位展開的結(jié)果也是不同的。如果先展開包裹相位精度差的點，那么計算誤差會傳遞到接下來的求解過程中。最直觀的情況是先展開包裹相位精度高的點，之后依次展開包裹相位精度低的點。因此選擇使用質(zhì)量圖對包裹相位精度進行量化。

按照質(zhì)量值的由低到高將質(zhì)量圖分成不同的區(qū)域，對每個區(qū)域單獨進行相位展開。獨立相位展開后將各相位展開后的區(qū)域進行合并。最終得到完整的相位展開圖像。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種提高精度及運行速度的基于質(zhì)量圖區(qū)域分割的快速相位展開方法。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

步驟1：使用投影儀將正弦光柵投影到目標(biāo)物體上，通過攝像機捕獲處理得到包裹相位圖；

步驟2：根據(jù)包裹相位圖計算質(zhì)量圖，使用相位微分差分算法對質(zhì)量圖進行濾波，通過質(zhì)量圖來評價包裹相位精度的高低：

qmin=Σi=m-k2m+k2Σj=n-k2n+k2(Δi,jx-Δ‾m,nx)2+Σi=m-k2m+k2Σj=n-k2n+k2(Δi,jy-Δ‾m,ny)2k×k,]]>