[發明專利]基于二值特征模式匹配的解包裹方法

有效

• 申請號: 202110548214.2
• 申請日: 2021-05-19
• 公開（公告）號: CN113137939B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 達飛鵬;文浩
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25;G06T7/00;G06T7/136
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 景鵬飛

1.一種基于二值特征模式匹配的解包裹方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟1：設計一幅二值特征圖像；

步驟2：將三頻法的九張圖片以及設計好的二值特征圖像投影到標準平面上以獲取標準平面的主值相位、主值相位所對應的條紋階次以及二值化的特征圖像；

步驟3：在測量被測物體時投影一組相移圖像以及一幅二值特征圖像到被測物體的表面并采集這些圖像，然后利用解主值相位算法得到被測物體表面的主值相位信息，并獲取二值化的特征圖像；

步驟4：利用被測物體表面的主值相位信息以及標準平面上的主值相位信息進行預匹配，得到被測物體表面上點所對應的匹配候選點；

步驟5：對于這些匹配候選點利用二值特征圖像的信息使用匹配算法進行匹配，得到最佳匹配點；

步驟6：得到最佳匹配點后將標準平面上匹配點所對應的條紋階次賦值給被測物體表面所對應的點，即可得到被測物體表面所有點對應的條紋階次，然后就能夠對主值相位進行展開。

2.根據權利要求1所述的基于二值特征模式匹配的解包裹方法，其特征在于：步驟1的具體方法為：利用散斑圖像輔助設計一幅二值特征圖像，散斑圖像公式如下：

其中N表示模擬散斑的總個數，R表示模擬散斑的最大直徑，I₀表示模擬散斑的光強，即散斑圖像的灰度，(x_k,y_k)為散斑中心位置坐標；然后利用閾值T_sanban將其分割成二值特征圖像，具體公式如下：

其中，T_sanban為將散斑圖像進行二值化的分割閾值。

3.根據權利要求1所述的基于二值特征模式匹配的解包裹方法，其特征在于：步驟2的具體方法為：首先，獲取標準平面的主值相位；然后利用三頻法獲取該主值相位所對應的條紋階次；

對于三頻法的九張圖片，具體可分為三組三步相移的圖片，其中一組圖片的公式如下式所示，另外兩組的公式除了不同外，其它均相同；

其中，(x,y)表示像素點的坐標；I'(x,y)稱為平均強度；I”(x,y)稱為調制強度；I_n(x,y)表示第n幅數字光柵圖像；稱為包裹相位(wrapped phase)，能夠用如下公式求得：

三頻法即三組不同波長的條紋，每組條紋的公式與解相位方法均與上述方法一致，這樣對于投影3組波長為λ₁、λ₂、λ₃的相移條紋，其中λ₁λ₂λ₃，并使用上述公式便能得到三個包裹相位由于的波長最小，因此精度最高，則將其作為主值相位；然后使用外差原理分別疊加和得到頻率為λ₁₂、λ₂₃的相位具體如下式所示：

再將頻率為λ₁₂、λ₂₃的相位疊加，得到全場范圍只有一個周期的相位最后使用如下公式得到主值相位所對應的條紋階次；

k₁(x,y)＝k₁₂(x,y)+Round[(λ₁₂/λ₁)]×k₁₂₃(x,y)

最后，對于相機采集的標準平面的特征二值圖像I_f(x,y)，使用如下公式進行二值化：

其中為二值化的特征圖像，I'(x,y)為采集的三頻法中高頻相移圖的平均強度，使用如下公式獲得；

其中I₁(x,y)、I₂(x,y)、I₃(x,y)、為三頻法中高頻相移圖所對應的三張圖像。