[發明專利]一種基于小波的多尺度分解方法

在審

• 申請號: 202110174579.3
• 申請日: 2021-02-07
• 公開（公告）號: CN112950690A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 崔海華;田威;汪千金;王寶俊;張益華
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G06T7/50
• 分類號: G06T7/50
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 王安琪

本發明公開了一種基于小波的多尺度分解方法，包括如下步驟：(1)將點云數據存儲為2.5D；(2)通過小波的方式進行濾波，將高頻與低頻進行分離；(3)將2.5D的圖像向尺度函數與小波函數上進行投影；(4)進行低通濾波，由步驟(3)已經用小波表示出頻率圖像，取出兩部分都在尺度函數上的投影，即圖像的低頻數據；(5)經過步驟(4)的濾波，保留了低頻，通過保留的低頻信號向反變換核上進行投影，進行圖像重建；(6)通過金字塔的方法進行降采樣和升采樣的方式來減小差異；(7)重復步驟(3)?(6)，直到顯微測量數據的分辨率降低到所規定的要求。本發明能夠減小顯微測量數據量與結構光測量數據量的差異。

技術領域

本發明涉及結構光測量和顯微測量技術領域，尤其是一種基于小波的多尺度分解方法。

背景技術

跨尺度測量在機械制造、航空航天、刀具制備、地學測量等領域有著廣闊的應用需求。隨著現代化精密制造技術的不斷進步，所制造的產品往往有著跨尺度的形貌特征。因此，對測量技術也提出了要求：確保大尺度整體輪廓測量準確的同時，保證小尺度局部感興趣的區域具有更高的精度以及更豐富的細節。然而，由于單一測量方式的限制，不能兼顧這兩方面的需求。大視場的方法測得數據往往分辨率較低，局部細節表現能力有限；而高分辨率的微觀測量方法，則由于測量范圍的限制，無法表征整體三維輪廓形貌。在這種情況下，結合不同尺度的兩套測量配置或者兩種測量方法對目標進行三維形貌測量是一種可行的思路。使用跨尺度測量的方法，在一定程度上擴展了測量的頻域帶寬，使得其具備較大測量范圍的同時，保證了局部細節特征的精確性。由于測得的不同尺度數據其坐標系并不統一，為保證跨尺度數據的完整性以及在空間中相對位置的準確性，則需要通過拼接的方式對其進行配準，由此跨尺度數據的拼接是其中最為關鍵的技術之一。不同于單一尺度下的三維數據配準拼接，跨尺度數據在對應重疊部分的信息含量、分辨率、細節豐富程度的差異，往往會導致拼接的誤差甚至失敗。因此，研究多尺度的數據處理方法，尺度參數的表征技術，對跨尺度數據的拼接有著重要的意義，必將獲得更多的重視與投入。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于，提供一種基于小波的多尺度分解方法，利用小波分解實現降低顯微測量數據的頻率，減小顯微測量數據的頻率與結構光測量數據的頻率的差異，通過金字塔降采樣和升采樣插值的方式減少數據量，減小顯微測量數據量與結構光測量數據量的差異。

為解決上述技術問題，本發明提供一種基于小波的多尺度分解方法，包括如下步驟：

(1)將點云數據存儲為2.5D，即將點云數據的Z坐標以像素值的形式進行存儲，通過處理二維圖像的方式進行處理點云數據；

(2)通過小波的方式進行濾波，將高頻與低頻進行分離；

(3)將2.5D的圖像向尺度函數與小波函數上進行投影；

(4)進行低通濾波，由步驟(3)已經用小波表示出頻率圖像，取出兩部分都在尺度函數上的投影，即圖像的低頻數據；

(5)經過步驟(4)的濾波，保留了低頻，通過保留的低頻信號向反變換核上進行投影，進行圖像重建；

(6)通過金字塔的方法進行降采樣和升采樣的方式來減小差異；

(7)重復步驟(3)-(6)，直到顯微測量數據的分辨率降低到所規定的要求。

優選的，步驟(2)中，根據以下幾個規則進行小波的選擇：1、正交性：有利于數據重構的精確性，避免重構數據的失真；2、支撐寬度：從一個有限值衰減到0的長度，支撐長度過長會提高計算時間復雜度，支撐寬度越小，則局部化特性越好；3、對稱性：良好的對稱性有利于避免畸變；4、正則性：描述函數光滑程度，正則性越高，小波越光滑，數據壓縮效果越好；5、消失矩：消失矩有利于較少非零小波系數，使盡量少的小波系數為零。