[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于質(zhì)量引導(dǎo)的枝切線相位解包裹方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210426961.3
• 申請(qǐng)日: 2022-04-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114791271B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李文國(guó);太曼力;劉韜;仲永鵬
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01B11/25
• 分類(lèi)號(hào): G01B11/25;G06T7/70
• 代理公司: 昆明明潤(rùn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 53215
• 代理人: 馬海紅

1.一種基于質(zhì)量引導(dǎo)的枝切線相位解包裹方法，其特征在于：包括如下具體步驟：

Step1、K步相移法提取待測(cè)物體的包裹相位值；

Step2、利用正弦條紋圖的調(diào)制度計(jì)算像素點(diǎn)質(zhì)量；

Step3、根據(jù)殘差理論提取正負(fù)殘差點(diǎn)；

Step4、計(jì)算包裹相位的二階微分值，把高跳躍點(diǎn)設(shè)置為無(wú)極性殘差點(diǎn)；

Step5、根據(jù)正弦條紋圖的調(diào)制度計(jì)算殘差點(diǎn)的有效性，把低調(diào)制度區(qū)域的殘差點(diǎn)視為具有更高的有效性，根據(jù)殘差點(diǎn)的有效性依次對(duì)殘差點(diǎn)進(jìn)行局部?jī)?yōu)化操作；

Step6、根據(jù)優(yōu)化后的等效殘殘差點(diǎn)設(shè)置枝切線；

Step7、基于像素點(diǎn)質(zhì)量引導(dǎo)相位解包裹，相位解包裹路徑繞開(kāi)枝切線的同時(shí)優(yōu)先處理高質(zhì)量區(qū)域的像素點(diǎn)；

所述步驟Step4中，計(jì)算包裹相位的二階微分值，按照包裹相位的二階微分值進(jìn)行排序，取數(shù)值最大的X個(gè)點(diǎn)設(shè)置為無(wú)極性殘差點(diǎn)，計(jì)算如下：

其中,Phi(m+j,n+j),j∈{-1,0,1}分別表示各像素點(diǎn)處的包裹相位，Phi_diff(m,n)表示像素點(diǎn)(m,n)處包裹相位的二階微分，W[·]表示包裹算子，通過(guò)對(duì)其內(nèi)數(shù)值加減2π的整數(shù)倍數(shù)，使其滿足-π≤W[a]≤π；

所述步驟Step5的具體優(yōu)化過(guò)程如下：

按照殘差點(diǎn)的有效性依次進(jìn)行局部?jī)?yōu)化，以有效性最高的殘差點(diǎn)為中心放置一個(gè)大小為s×s的窗口，遍歷窗口內(nèi)殘差點(diǎn)，如果發(fā)現(xiàn)殘差點(diǎn)，計(jì)算殘差點(diǎn)極性的累加值，遍歷結(jié)束后根據(jù)P值用等效點(diǎn)代替該窗口內(nèi)的所有殘差點(diǎn)，當(dāng)P為正時(shí)，用一個(gè)極性為正的殘差點(diǎn)作為等效點(diǎn)放置在有效性最高的位置處代替整個(gè)局部?jī)?nèi)所有的殘差點(diǎn)，同理，當(dāng)P為負(fù)時(shí)，用一個(gè)極性為負(fù)的殘差點(diǎn)作為等效點(diǎn)，當(dāng)P值為零，用一個(gè)無(wú)極性殘差點(diǎn)作為等效點(diǎn)：

式中：P代表所有殘差點(diǎn)的極性總和，k表示窗口內(nèi)的殘差點(diǎn)數(shù)，q_i表示窗口內(nèi)第i個(gè)殘差點(diǎn)的極性；

所述步驟Step6中，根據(jù)優(yōu)化后的等效殘差點(diǎn)設(shè)置枝切線，首先搜索有極性的殘差點(diǎn)，用適合的枝切線將正負(fù)殘差點(diǎn)相連達(dá)到極性平衡，連接的原則是枝切線的長(zhǎng)度最短，處理完有極性殘差點(diǎn)后搜索無(wú)極性殘差點(diǎn)，找出距離無(wú)極性殘差點(diǎn)距離最近的殘差點(diǎn)并將其連接形成枝切線，具體連接過(guò)程如下：

(1)識(shí)別包裹相位圖中所有正負(fù)等效殘差點(diǎn)，并記錄其在圖像中的位置；

(2)從識(shí)別的第一個(gè)等效殘差點(diǎn)開(kāi)始，以其為中心設(shè)置一個(gè)s×s的窗口，在該窗口內(nèi)搜索新的等效殘差點(diǎn)，如果沒(méi)有找到其它等效殘差點(diǎn)，則擴(kuò)大搜索半徑繼續(xù)搜索，當(dāng)搜索半徑達(dá)到設(shè)定的最大值還未搜索到等效殘差點(diǎn)，則將中心點(diǎn)標(biāo)記為孤點(diǎn)；

(3)如果找到新的等效殘差點(diǎn)，將其與窗口中心點(diǎn)連接，如果搜索到的新殘差點(diǎn)極性未平衡，則累計(jì)其極性，如果累計(jì)極性值為零，將枝切線上的等效殘差點(diǎn)標(biāo)記為已經(jīng)平衡并停止枝切線的擴(kuò)散，然后以識(shí)別到的下一個(gè)殘差點(diǎn)為中心點(diǎn)放置窗口繼續(xù)搜索，如果累計(jì)極性值不為零，則繼續(xù)搜索窗口內(nèi)的其它等效殘差點(diǎn)并將其連接起來(lái)，同時(shí)累計(jì)極性值，直到極性平衡為止；

(4)如果連接搜索窗口的所有殘差點(diǎn)后極性仍不為零，則把窗口內(nèi)的等效殘差點(diǎn)標(biāo)記為鄰接點(diǎn)，將窗口中心依次放置在鄰接點(diǎn)處開(kāi)始新的搜索，直到極性累計(jì)為零；

(5)如果以鄰接點(diǎn)為中心設(shè)置的搜索窗口搜索結(jié)束后累計(jì)極性仍不平衡，則擴(kuò)大窗口半徑，同時(shí)將窗口中心放置在初始的殘差點(diǎn)處，進(jìn)行新一輪的搜索，如果窗口半徑擴(kuò)大到設(shè)置的最大值仍未達(dá)到極性平衡，則停止搜索同時(shí)將枝切線上的等效殘差點(diǎn)標(biāo)記為已平衡；

(6)識(shí)別出包裹相位圖中的所有無(wú)極性殘差點(diǎn)，依次計(jì)算無(wú)極性殘差點(diǎn)與其它殘差點(diǎn)的距離，如果在設(shè)定的最大距離內(nèi)存在距離無(wú)極性殘差點(diǎn)最近的殘差點(diǎn)，則把它們連接起來(lái)；

所述Step7中基于像素點(diǎn)的質(zhì)量引導(dǎo)包裹相位進(jìn)行展開(kāi)，相位展開(kāi)過(guò)程中避開(kāi)枝切線的同時(shí)優(yōu)先處理高質(zhì)量區(qū)域的像素點(diǎn)，具體步驟如下：

(1)對(duì)像素點(diǎn)的質(zhì)量按照從高到低的順序進(jìn)行排序，選取一個(gè)質(zhì)量最高同時(shí)不在枝切線上的點(diǎn)作為相位展開(kāi)的起始點(diǎn)，將與之對(duì)應(yīng)的相位值標(biāo)記為已展開(kāi)；

(2)遍歷已展開(kāi)點(diǎn)周邊的四個(gè)鄰接點(diǎn)，把沒(méi)有位于枝切線上且未展開(kāi)的點(diǎn)放入隊(duì)列中，按質(zhì)量從高到低對(duì)隊(duì)列中的像素點(diǎn)進(jìn)行排序，每次選取質(zhì)量最高t％的點(diǎn)執(zhí)行相位展開(kāi)，重復(fù)以上操作，直到隊(duì)列中像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的相位全部展開(kāi)為止；

(3)由于相鄰區(qū)域的相位具有連續(xù)性，通過(guò)枝切線周邊區(qū)域的相位來(lái)計(jì)算其展開(kāi)相位，遍歷枝切線上的像素點(diǎn)，以搜索到的點(diǎn)為中心設(shè)置一個(gè)s×s大小的窗口，如果窗口內(nèi)存在已展開(kāi)相位的點(diǎn)，則將其均值作為窗口中心點(diǎn)的展開(kāi)相位值，同時(shí)標(biāo)記為已展開(kāi)；

(4)遍歷所有像素點(diǎn)，搜索未展開(kāi)相位的像素點(diǎn)記錄其位置，將包裹相位的點(diǎn)基于周邊已展開(kāi)相位進(jìn)行展開(kāi)。