[發明專利]基于相位級次代價濾波的魯棒立體相位展開方法

有效

• 申請號: 202010721798.4
• 申請日: 2020-07-24
• 公開（公告）號: CN111947600B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 尹維;左超;陳錢;馮世杰;孫佳嵩;胡巖;尚昱昊;陶天陽
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 岑丹

1.一種基于相位級次代價濾波的魯棒立體相位展開方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：通過兩個相機同步采集一組三步相移條紋圖和一張散斑圖；

步驟2：利用最小二乘法對三步相移條紋圖進行計算，獲得包裹相位圖；

步驟3：采用零均值歸一化交叉相關算法對散斑圖像進行計算，獲得初始匹配代價值；

步驟4：根據包裹相位圖與相機和投影儀之間的參數構建關于候選級次的三維匹配代價空間，具體步驟為：

通過系統標定獲得相機和投影儀之間的參數；

根據從左相機處獲得的包裹相位圖φ(x，y)，構建三維的絕對相位空間Φ_l(n，x，y)，具體為：

Φ_l(n，x，y)＝φ(x，y)+2πn，n＝0，1，2，3，...，N-1

根據絕對相位得到投影儀平面上的水平坐標，具體為：

其中，x^P(n，x，y)為投影儀平面上的水平坐標，W為投影儀的橫向分辨率；

根據左右兩個相機和投影儀之間的參數，得到在右相機平面上的坐標，具體如下式：

其中，F₁(x，y)，F₂(x，y)，F₃(x，y)，F₄(x，y)，F₅(x，y)，F₆(x，y)，F₇(x，y)，F₈(x，y)，C(x，y)，kk₁₃，kk₂₃為左右兩個相機和投影儀之間的參數；

構建關于候選級次的三維匹配代價空間Cost_Order(n，x，y)，具體如下式：

Cost_Order(n，x，y)＝Cost(x，y，x^R(n，x，y)，y^R(n，x，y))；

步驟5：采用基于窗口的成本濾波方法對候選級次的三維匹配代價空間進行處理獲得最終的匹配代價值；通過勝者為王算法計算相位級次圖，獲得絕對相位圖；

步驟6：通過相位匹配獲得視差圖，完成絕對三維形貌測量。

2.根據權利要求1所述的基于相位級次代價濾波的魯棒立體相位展開方法，其特征在于，采集的三步相移條紋圖像分別為：

I₁(x，y)＝A(x，y)+B(x，y)cos[Φ(x，y)]

I₂(x，y)＝A(x，y)+B(x，y)cos[Φ(x，y)+2π/3]

I₃(x，y)＝A(x，y)+B(x，y)cos[Φ(x，y)+4π/3]

其中，I₁(x，y)，I₂(x，y)，I₃(x，y)為對應的三步相移條紋圖像光強，(x，y)為相機平面的像素坐標，A(x，y)為背景光強，B(x，y)為條紋的調制度，Φ(x，y)為待求相位。

3.根據權利要求1所述的基于相位級次代價濾波的魯棒立體相位展開方法，其特征在于，通過最小二乘法獲得的包裹相位具體為：

式中，I₁(x，y)，I₂(x，y)，I₃(x，y)為三步相移條紋圖像光強。

4.根據權利要求1所述的基于相位級次代價濾波的魯棒立體相位展開方法，其特征在于，步驟3中獲得的初始匹配代價值，具體如下式：

其中，和為左右兩個相機采集的散斑圖像光強，和為對應的局部窗口的光強均值，Cost(x，y，x^R，y^R)為初始匹配代價值，M為濾波的窗口半徑。

5.根據權利要求4所述的基于相位級次代價濾波的魯棒立體相位展開方法，其特征在于，步驟5中獲得的最終的匹配代價值具體如下式：

其中，ω(i，j，x，y)為濾波的權重值。