[發(fā)明專利]一種相位快速展開方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011405813.0
• 申請(qǐng)日: 2020-12-02
• 公開（公告）號(hào): CN112556602B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉曉利;王紫薇;楊洋;湯其劍;彭翔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/25
• 分類號(hào): G01B11/25
• 代理公司: 深圳市精英專利事務(wù)所 44242
• 代理人: 武志峰

1.一種相位快速展開方法，其特征在于，包括：

分別通過光場相機(jī)和工業(yè)相機(jī)采集經(jīng)過條紋結(jié)構(gòu)光照射且具有不同深度的平面標(biāo)靶的圖像，得到所述平面標(biāo)靶的光場圖像和工業(yè)圖像，以及分別通過光場相機(jī)和工業(yè)相機(jī)采集經(jīng)過條紋結(jié)構(gòu)光照射的被測物體的圖像，得到所述被測物體的光場圖像和工業(yè)圖像；

根據(jù)所述平面標(biāo)靶的光場圖像和工業(yè)圖像對(duì)光場相機(jī)和工業(yè)相機(jī)的關(guān)系進(jìn)行標(biāo)定得到標(biāo)定數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述被測物體的光場圖像和工業(yè)圖像的像素點(diǎn)構(gòu)建包裹相位分布圖；

基于所述包裹相位分布圖以及標(biāo)定數(shù)據(jù)，獲取所述被測物體的工業(yè)圖像中的候選展開相位以及對(duì)應(yīng)的三維坐標(biāo)；

利用所述三維坐標(biāo)對(duì)所述被測物體的光場圖像進(jìn)行剪切變化處理，得到每一所述三維坐標(biāo)在所述被測物體的光場圖像中子孔徑圖像下的光場對(duì)應(yīng)點(diǎn)；

針對(duì)每一候選展開相位，獲取每一所述光場對(duì)應(yīng)點(diǎn)的光場包裹相位以及所述被測物體的工業(yè)圖像的工業(yè)包裹相位，計(jì)算所述光場包裹相位與工業(yè)包裹相位之間的差值，并對(duì)差值結(jié)果進(jìn)行加和計(jì)算，得到每一候選展開相位的和值；

對(duì)所有候選展開相位的和值進(jìn)行排序，并將和值最小的候選展開相位作為最終的展開相位。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位快速展開方法，其特征在于，所述根據(jù)所述被測物體的光場圖像和工業(yè)圖像的像素點(diǎn)構(gòu)建包裹相位分布圖，包括：

按照下式構(gòu)建所述包裹相位分布圖：

式中，φ_w(x,y)為所述被測物體的工業(yè)圖像或者所述被測物體的光場圖像在像素點(diǎn)(x,y)的相位值，N為相移步數(shù)，n為第n步相移，I_n(x,y)為第n步相移時(shí)對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)的圖像灰度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位快速展開方法，其特征在于，還包括：

通過格雷碼對(duì)所述平面標(biāo)靶的光場圖像和工業(yè)圖像的像素點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，分別得到光場相機(jī)展開相位和工業(yè)相機(jī)展開相位；

對(duì)所述光場相機(jī)展開相位和所述工業(yè)相機(jī)展開相位進(jìn)行相位匹配，從而建立對(duì)應(yīng)關(guān)系；

根據(jù)所述對(duì)應(yīng)關(guān)系對(duì)所述工業(yè)相機(jī)展開相位與所述平面標(biāo)靶的光場圖像中的子孔徑圖像相位進(jìn)行擬合映射；

根據(jù)擬合映射結(jié)果獲取所述平面標(biāo)靶的工業(yè)圖像上每一像素點(diǎn)的級(jí)次范圍，并將所述級(jí)次范圍作為所述標(biāo)定數(shù)據(jù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的相位快速展開方法，其特征在于，所述基于所述包裹相位分布圖以及標(biāo)定數(shù)據(jù)，獲取所述被測物體的工業(yè)圖像中的候選展開相位以及對(duì)應(yīng)的三維坐標(biāo)，包括：

根據(jù)所述包裹相位分布圖中每一像素點(diǎn)的相位值以及所述標(biāo)定數(shù)據(jù)，獲取所述被測物體的工業(yè)圖像中的候選展開相位φ_c＝φ_w+2πk，k_m∈[k_min,k_max]，其中，φ_w為所述包裹相位分布圖中每一像素點(diǎn)的相位值，k_m為所述標(biāo)定數(shù)據(jù)，k_min為所述標(biāo)定數(shù)據(jù)可能級(jí)次中的最小級(jí)次，k_max為所述標(biāo)定數(shù)據(jù)可能級(jí)次中的最大級(jí)次；

按照下式獲取每一候選展開相位的三維坐標(biāo)：

式中，X_c為所述三維坐標(biāo)中的x軸坐標(biāo)，Y_c為所述三維坐標(biāo)中的y軸坐標(biāo)，Z_c為所述三維坐標(biāo)中的z軸坐標(biāo)，N為擬合階數(shù)，n為第n階，a_n、b_n、c_n分別為x軸、y軸、z軸的第n階的系數(shù)，φ_cⁿ為對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)相位的n次方。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的相位快速展開方法，其特征在于，所述利用所述三維坐標(biāo)對(duì)所述被測物體的光場圖像進(jìn)行剪切變化處理，得到每一所述三維坐標(biāo)在所述被測物體的光場圖像中子孔徑圖像下的光場對(duì)應(yīng)點(diǎn)，包括：

基于所述對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過所述三維坐標(biāo)對(duì)所述被測物體的光場圖像進(jìn)行剪切變化處理；

通過深度信息獲取所述被測物體的光場圖像中的子孔徑圖像，從而得到每一所述三維坐標(biāo)在所述被測物體的光場圖像中子孔徑圖像下的光場對(duì)應(yīng)點(diǎn)。