[發明專利]一種基于新型2D復小波的三維面形測量方法

有效

• 申請號: 202110316058.7
• 申請日: 2021-03-24
• 公開（公告）號: CN113074668B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 陳文靜;韓夢奇;蘇顯渝;劉元坤;張啟燦;曹益平;向立群;申俊飛;薛俊鵬;王亞軍
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 51229
• 代理人: 李蕊

1.一種基于新型2D復小波的三維面形測量方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、對被測物體表面進行正弦結構光場投影，獲取被測物體面形的變形條紋；

S2、計算所述S1中變形條紋的傅立葉變換譜，利用新型2D復小波頻譜函數對所述變形條紋的傅里葉變換圖譜進行處理，得到變形條紋每個位置處的小波變換系數，所述新型2D復小波頻譜函數表示為：

Ψ_Cmexhs(w_x，w_y)＝[1+sgn(w_x，w_y)]Ψ_Mexh(w_x，w_y)；

其中，(w_x，w_y)為頻域變量且為實數；

sgn(w_x，w_y)為單象限2D符號函數，表示為：

式中，N₁和N₂分別表示圖像的在x和y方向的尺寸；

Ψ_Mexh(w_x，w_y)為2D實墨西哥帽小波的頻域表達式，表示為：

S3、根據小波變換系數計算脊處小波系數；

S4、利用所述S3中的脊處小波系數計算變形條紋的截斷相位，并對截斷相位圖進行展開得到連續的相位信息；

S5、利用相位-高度映射關系和像素坐標-空間位置坐標映射表得到物體的三維面形。

2.根據權利要求1所述的基于新型2D復小波的三維面形測量方法，其特征在于，所述步驟S1中變形條紋的表達式為：

其中，a(x，y)為背景光強，b(x，y)為物面非均勻反射率，f₀為光柵的基頻，為物面高度變化引起的相位調制，n(x，y)為成像過程引入的噪聲。

3.根據權利要求2所述的基于新型2D復小波的三維面形測量方法，其特征在于，所述步驟S2具體為：

S21、計算所獲取的被測物體面形的變形條紋的傅里葉變換圖譜；

S22、對構造的新型2D復小波的頻譜函數進行伸縮、平移和旋轉操作，得到新型2D復小波的子小波傅里葉頻譜函數；

S23、利用步驟S22中子小波的傅里葉頻譜函數對變形條紋的傅里葉變換圖譜進行濾波計算；

S24、將S23中經過濾波處理的變形條紋的傅里葉變換圖譜進行逆傅立葉變換得到變形條紋每個位置的四維小波變換系數。

4.根據權利要求3所述的基于新型2D復小波的三維面形測量方法，其特征在于，所述S24中四維小波變換系數表示為：

其中，為變形條紋I(x，y)的傅里葉圖譜；

為新型2D復小波通過伸縮、平移和旋轉變換后得到的子小波的傅里葉頻譜圖，式中a為伸縮因子，b_x，b_y為平移因子，r_-θ為旋轉因子，θ為旋轉角；IFFT[·]表示逆傅立葉變換。

5.根據權利要求4所述的基于新型2D復小波的三維面形測量方法，其特征在于，所述S3中計算脊處小波系數的方法為：

S31、通過新型2D復小波的平移、伸縮和旋轉，在所述變形條紋的每個位置處得該位置點的2D系數矩陣；

S32、計算矩陣的最大值得到脊處小波系數。

6.根據權利要求5所述的基于新型2D復小波的三維面形測量方法，其特征在于，所述S4中計算變形條紋的截斷相位的公式表示為：

其中，為脊處小波系數的實部；為脊處小波系數的虛部，w_x，w_y是位置(b_x，b_y)處x和y方向的瞬時載頻，是(b_x，b_y)處物體高度引入的相位，a_r為最佳伸縮因子。

7.根據權利要求6所述的基于新型2D復小波的三維面形測量方法，其特征在于，所述S5中，被測物體的高度信息表示為：

其中，是由被測物面高度分布引起的相位分布，l₀是CCD相機的入瞳到參考面的距離，d是投影儀的出瞳到相機的入瞳之間的距離，l₀和d的連線平行于參考平面。