[發明專利]一種基于可靠度的加權最小二乘相位展開計算方法

有效

• 申請號: 201711226954.4
• 申請日: 2017-11-29
• 公開（公告）號: CN107977939B
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 嚴利平;張海燕;陳本永
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

1.一種基于可靠度的加權最小二乘相位展開計算方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟一：通過工業相機設備拍攝采集待測物的散斑干涉圖，經過圖像處理獲得包含待測物三維信息的大小為M×N的二維相位包裹圖；

步驟二：利用包裹相位值的二階差分計算獲得相位包裹圖中每一點的可靠度；

所述步驟二，具體為：

先采用以下公式計算二維相位包裹圖中每一點包裹相位值的二階差分：

其中，V(i,j)為水平方向上的二階差分，H(i,j)為豎直方向上的二階差分，D₁(i,j)與D₂(i,j)為兩個斜線方向上的二階差分，wrap{·}為包裹運算，DIF₂(i,j)表示二維相位包裹圖中坐標位置點(i,j)的二階差分，表示二維相位包裹圖中點(i,j)的包裹相位值，0≤i≤M-1，0≤j≤N-1；

然后，采用以下公式計算出每個點的包裹相位值的可靠度R(i,j)：

其中，R(i,j)表示二維相位包裹圖中點(i,j)的包裹相位值的可靠度；

步驟三：確定可靠度閾值，計算獲得二值化掩膜因子，并作為加權最小二乘相位展開權重；

所述步驟三，具體為：

將二維包裹相位圖中所有點的可靠度從小到大排序得到一維序列q，取序列q中的第M×N×5％個點的可靠度值作為可靠度閾值θ，若M×N×5％不為整數則向下取整，再根據以下公式計算獲得每個點的二值化掩膜因子W(i,j)：

其中，W(i,j)表示二維相位包裹圖中點(i,j)的二值化掩膜因子；

步驟四：根據加權最小二乘相位展開權重進行迭代計算，獲得最終真實相位；

所述步驟四，具體為：

4.1)先采用以下公式計算每個點的包裹相位值對應的加權離散偏微分c(i,j)：

其中，表示包裹相位豎直方向的包裹運算后的一階差分，表示包裹相位水平方向的包裹運算后的一階差分；兩個一階差分和分別計算為：

4.2)采用以下方式進行最小二乘相位展開，獲得每次迭代計算的真實相位：

將第k次迭代計算的真實相位φ_k代入以下公式得到第k+1次迭代計算的真實相位的二階偏導ρ_k+1：

ρ_k+1＝c-F(φ_k)

其中，F(φ_k)表示真實相位φ_k的加權離散偏微分函數，c表示二維相位包裹圖中所有點的加權離散偏微分c(i,j)組成的向量；

真實相位φ_k的加權離散偏微分函數F(φ_k)如以下公式：

其中，表示真實相位豎直方向的一階差分，表示真實相位水平方向的一階差分，兩個一階差分和分別計算為：

4.3)將第k+1次迭代計算的真實相位的二階偏導ρ_k+1作為以下公式表示的泊松方程的輸入，然后用離散余弦變換(DCT)求解以下公式表示的泊松方程得到第k+1次迭代計算的真實相位φ_k+1：

4.4)判斷第k+1次迭代計算的真實相位φ_k+1是否滿足收斂條件：

若滿足，則以真實相位φ_k+1作為最終真實相位；

若不滿足，則重復上述步驟4.2)～4.3)進行處理獲得下一次迭代計算的真實相位。

2.根據權利要求1所述的一種基于可靠度的加權最小二乘相位展開計算方法，其特征在于：

所述步驟一以空間載波法處理獲得獲得包裹相位圖：

用工業相機設備拍攝待測物表面變形前后的帶有載波量的兩幅散斑干涉圖，對兩幅散斑干涉圖分別進行傅里葉變換獲得兩幅頻譜圖，分別選擇兩幅頻譜圖中的正一級頻譜得到兩幅正一級頻譜圖，接著對兩幅正一級頻譜圖做逆傅里葉變換并取反正切獲得兩幅相位圖，最后將兩幅相位圖相減得到帶有待測物表面變形信息的相位包裹圖，對相位包裹圖進行濾波和去噪聲后得到大小為M×N的二維相位包裹圖