[發明專利]基于條紋密度區域分割和校正的物體三維形貌測量方法

有效

• 申請號: 202110068374.7
• 申請日: 2021-01-19
• 公開（公告）號: CN112665529B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 嚴利平;王秋霞;陳本永;黃柳
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24;G01B11/25;G06F17/13;G06T5/00;G06T5/30;G06T7/11;G06T7/136
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

1.一種基于條紋密度區域分割和校正的物體三維形貌測量方法，其特征在于：

步驟一：通過拍攝采集待測物的全息干涉圖，經圖像處理獲得包含待測物信息的大小為M×N的二維包裹相位圖

步驟二：通過對二維包裹相位圖進行正/余弦濾波后得到濾波后包裹相位圖濾波后包裹相位圖處理獲得二維包裹相位圖的一階相位梯度圖G、二階相位梯度圖然后對二階相位梯度進行閾值分割和膨脹操作生成密集區域的掩模M₁，對掩模M₁取反得到稀疏區域的掩模M₂；

步驟三：計算二維包裹相位圖在水平方向和垂直方向的一階包裹相位梯度圖Δ^x和Δ^y，然后將掩模M₁和掩模M₂用于一階包裹相位梯度圖Δ^x和Δ^y處理，得到依據二維包裹相位圖中條紋疏密區域分割后沿水平方向和垂直方向的密集區域和稀疏區域的一階包裹相位梯度；

步驟四：計算二維包裹相位圖的一階包裹相位梯度在水平方向和垂直方向中密集區域和稀疏區域的校正閾值及校正值，并對一階包裹相位梯度所在區域中大于校正閾值的像素點進行校正，將校正后的區域進行合并得到校正后的一階相位梯度圖；

步驟五：建立校正合并后的一階相位梯度圖的離散偏微分方程，利用最小二乘方法對離散偏微分方程進行迭代求解計算，直至獲得最終的真實相位圖，真實相位圖表征呈現出待測物的輪廓形貌。

2.根據權利要求1所述的一種基于條紋密度區域分割和校正的物體三維形貌測量方法，其特征在于：所述步驟一，具體為：采用CCD光敏電子成像器件記錄待測物的全息干涉圖，通過對全息干涉圖中的正一級頻譜進行提取并重建獲得包含待測物信息的二維包裹相位圖

3.根據權利要求1所述的一種基于條紋密度區域分割和校正的物體三維形貌測量方法，其特征在于：所述步驟二，具體為：

2.1)對二維包裹相位圖進行正弦濾波或者余弦濾波后，用以下公式處理獲得濾波后包裹相位圖在水平方向和垂直方向的一階包裹相位梯度圖：

其中，分別為濾波后包裹相位圖中的點(i,j)處沿水平方向和垂直方向的一階包裹相位梯度，表示濾波后包裹相位圖中的點(i,j)處的包裹相位值，W[·]為包裹運算；點(i,j)表示水平方向第i個、垂直方向第j個的點；M、N分別表示二維包裹相位圖的行數和列數；

2.2)首先根據濾波后包裹相位圖在水平方向和垂直方向的一階包裹相位梯度計算二維包裹相位圖中的一階相位梯度，從而獲得二維包裹相位圖的一階相位梯度圖G：

其中，G(i,j)表示二維包裹相位圖中的點(i,j)的一階相位梯度；

2.3)計算二維包裹相位圖中每一點沿水平方向和垂直方向的二階相位梯度：

ΔG^x(i,j)＝G(i+1,j)-G(i,j)

ΔG^y(i,j)＝G(i,j+1)-G(i,j)

其中，ΔG^x(i,j)、ΔG^y(i,j)分別表示二維包裹相位圖中的點(i,j)處沿水平方向和垂直方向的二階相位梯度值；

2.4)然后按照以下公式處理計算獲得二維包裹相位圖中每一點的二階相位梯度，從而獲得二維包裹相位圖的二階相位梯度圖

其中，為二維包裹相位圖中的點(i,j)的二階相位梯度值；

2.5)再對二階相位梯度圖進行閾值分割并利用膨脹操作，以消除孤立點的存在，膨脹操作后作為二維包裹相位圖中密集區域的掩模M₁，對密集區域的掩模M₁取反，得到二維包裹相位圖中稀疏區域的掩模M₂。