[發(fā)明專利]一種光學測量中條紋濾波器的構造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911260110.0
• 申請日: 2019-12-10
• 公開（公告）號: CN111220092B
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發(fā)明（設計）人: 王辰星;任海東
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 南京眾聯(lián)專利代理有限公司 32206
• 代理人: 郭微

1.一種光學測量中條紋濾波器的構造方法，其特征在于，具體步驟為：

步驟1：對條紋圖像進行自相關計算，提取橫、縱方向的自相關系數(shù)值，進一步計算兩者的相關性系數(shù)，截取有用的系數(shù)部分并從中提取出代表正弦條紋周期的信息；

步驟2：分析所提取周期的變化情況和變化趨勢，估算出條紋濾波器的尺寸；

步驟3：使用基于正弦輔助的篩分計算，直接濾取有用的條紋信息；

所述步驟1對長度為r、高度為c的二維條紋圖像I(x,y)進行如式(1)的二維自相關函數(shù)的計算：

其中，τ₁和τ₂為自相關系數(shù)A(τ₁,τ₂)的坐標，取值范圍分別為-c+1≤τ₁≤c-1和-r+1≤τ₂≤r-1；

選取A(τ₁,τ₂)的中心橫軸A(0,τ₂)和中心縱軸A(τ₁,0)，分別對它們進行差分計算以突出兩者的正弦波動，即得：

計算ΔA(τ₁)和ΔA(τ₂)的相關性系數(shù)如下：

R(τ)＝∑ΔA(τ₂)ΔA(τ₁-τ), (3)

其中τ為相關性系數(shù)R(τ)的坐標，其坐標范圍為-(c+r)+1≤τ≤(c+r)-1；

對R(τ)進行差分計算以突出正弦波動，可得：

ΔR(τ)＝R(τ+1)-R(τ). (4)

找到ΔR(τ)的最小值，記為Min[ΔR(τ)]，Min[·]代表求最小值的運算符號，以該值為起始，向右截取坐標長度為Min[(r,c)]/2的ΔR(τ)值，作為相關性最大、最能體現(xiàn)正弦波動的相關性系數(shù)，寫作ΔR₀(τ₀)，其中τ₀代表新的坐標，取值范圍為1≤τ₀≤Min[(r,c)]/2+1；

對ΔR₀(τ₀)求所有極小值點，求這些極小值點兩兩之間的距離作為正弦波動的統(tǒng)計周期值，寫作P(i)，1≤i≤L，L代表統(tǒng)計周期值的個數(shù)；

所述步驟2分析所提取統(tǒng)計周期值的變化情況和變化趨勢，估算濾波器的尺寸，具體步驟為：

1)判斷式(5)所示條件是否滿足：

如果滿足，則設置濾波器尺寸T為：

T＝P(1), (6)

否則，設置濾波器尺寸為：

其中，κ為比例系數(shù)，i₁為分割第一組變化趨勢一樣的統(tǒng)計周期的坐標序數(shù)；

2)計算式(7)中的比例系數(shù)κ，通過式(8)判斷統(tǒng)計周期值序列P(i)是否呈整體增長趨勢：

如果滿足，則令否則，則令κ＝1；

3)確定式(7)中的坐標序數(shù)i₁，首先，找到P(i)的第一個極值點，令該極值點的坐標序數(shù)為i₁；如果P(i)不存在極值點，則找出P(i)中最大周期值對應的序數(shù)為i₁；其次，分析P(i₁)臨近的周期值情況來進一步修正確認i₁，具體做法為：

I)如果P(i₁+1)也是一個極值點，并且滿足一下三種情況中的任意一個，則修改i₁＝i₁+1，三種情況為：

情況1：P(i₁)是極小值而P(i₁+1)是極大值且P(i₁+1)≥P(1)；

情況2：P(i₁)是極大值而P(i₁+1)是極小值且P(i₁+1)≤P(1)；

情況3：從P(1)到P(i₁)都是相等值，而P(i₁+1)也是個極值或者P(i₁+1)＝P(i₁+2)；

II)如果P(i₁+1)不是極值點但P(i₁+2)≥P(1)，則修改i₁＝i₁+1；

III)如果P(i₁+1)不是極值點，但P(i₁+1)與P(i₁)相等且P(i₁)是極小值，則修改i₁＝i₁-1；

所述步驟3使用基于正弦輔助的篩分計算，直接濾取有用的條紋信息，具體步驟為：

1.1)對條紋圖像I(x,y)使用快速經(jīng)驗模態(tài)分解法進行單層尺度的分解，其中快速經(jīng)驗模態(tài)分解法單層分解函數(shù)的輸入為條紋圖像I(x,y)以及步驟2所得的濾波尺寸T，輸出為BIMF(x,y)，根據(jù)BIMF(x,y)的幅值和頻率，設計二維正弦分布圖s(x,y)＝acos(2πfx)·cos(2πfy)，其中，幅值a＝max(|BIMF(x,y)|)，max(·)為求最大值操作，頻率

1.2)將二維正弦分布圖s(y,x)與初始分解圖BIMF(x,y)分別進行相加和相減，得到對進行快速經(jīng)驗模態(tài)分解法單層分解，輸入?yún)?shù)為尺寸T，得到第一中間分解圖同樣地，對進行快速經(jīng)驗模態(tài)分解法單層分解，得到第二中間分解圖

1.3)對所得到的第一中間分解圖和第二中間分解圖求平均值：

BIMF_PMS(x,y)即為最終濾得的I(x,y)所含的條紋分量，而濾除的背景光分量則為Back(x,y)＝I(x,y)-BIMF_PMS(x,y)。