[發明專利]一種基于質量引導的枝切線相位解包裹方法

有效

• 申請號: 202210426961.3
• 申請日: 2022-04-22
• 公開（公告）號: CN114791271B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發明（設計）人: 李文國;太曼力;劉韜;仲永鵬
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25;G06T7/70
• 代理公司: 昆明明潤知識產權代理事務所(普通合伙) 53215
• 代理人: 馬海紅

本發明涉及一種基于質量引導的枝切線相位解包裹方法，屬于結構光精密測量技術領域。本發明首先利用包裹相位的二階微分作為殘差檢測原理的補充條件，把包裹相位二階微分中的跳躍點視為無極性殘差點。然后利用調制度作為殘差點有效性的判斷依據，把低調制度的殘差點視為具有更高的有效性。根據殘差點的有效性進行局部優化以降低殘差點的密度，然后由優化后的等效殘差點設置枝切線。本發明采用調制度計算像素點的質量，然后采用基于質量引導相位解包裹方法。在相位解包裹過程中路徑繞開枝切線的同時優先處理高質量區域的像素點。本發明方法與現有的枝切法相位解包裹技術相比，處理效率和精度更高。

技術領域

本發明涉及一種基于質量引導的枝切線相位解包裹方法，屬于結構光精密測量技術領域。

背景技術

相位測量輪廓術，是一種通過把結構光投影在被測物體表面，從受物體表面調制生成的變形條紋圖中提取相位信息，然后再利用高度和相位的映射關系獲取物體三維形貌的測量技術。因為其具有無接觸、測量精度高、速度快等優點已經被廣泛應用于許多研究領域。然而，相位進行提取過程中使用到反正切函數導致真實相位值被截斷在-π～π之間。所以，為了獲取真實相位必須執行相位展開操作,并且相位展開的精度直接影響測量精度。由于受到噪聲、欠采樣，相位信息缺失等影響，相位展開時會出現誤差傳播。目前現有的相位解包裹技術主要分為路徑相關法及路徑無關法，路徑相關法主要把相位解包裹轉化為目標函數的優化問題，其精度較低且計算量較大。路徑無關法主要通過設置不同的路徑以減小誤差的傳播，精度較高，但現有的路徑相關解包裹技術只能阻擋部分誤差傳播。因此，如何降低噪聲等對相位解包裹的影響是至關重要的。

發明內容

本發明首先利用包裹相位的二階微分作為殘差檢測原理的補充條件，把包裹相位二階微分中的跳躍點視為無極性殘差點。然后利用調制度作為殘差點有效性的判斷依據，把低調制度的殘差點視為具有更高的有效性。根據殘差點的有效性進行局部優化以降低殘差點的密度，然后由優化后的等效殘差點設置枝切線。本發明采用調制度計算像素點的質量，然后采用基于質量引導相位解包裹方法。在相位解包裹過程中路徑繞開枝切線的同時優先處理高質量區域的像素點。本發明方法與現有的枝切法相位解包裹技術相比，處理效率和精度更高。

本發明采用的具體技術方案如下：

Step1、K步相移法提取待測物體的包裹相位值；

Step2、利用正弦條紋圖的調制度計算像素點質量；

Step3、根據殘差理論提取正負殘差點；

Step4、計算包裹相位的二階微分值，把高跳躍點設置為無極性殘差點；

Step5、根據正弦條紋圖的調制度計算殘差點的有效性，把低調制度區域的殘差點視為具有更高的有效性，根據殘差點的有效性依次對殘差點進行局部優化操作；

Step6、根據優化后的等效殘殘差點設置枝切線；

Step7、基于像素點質量引導相位解包裹，相位解包裹路徑繞開枝切線的同時優先處理高質量區域的像素點。

所述步驟Step1中采用K步相移法提取包裹相位值，需要提前獲取K副待測物體的正弦條紋圖，每副條紋圖初始相位相差360/K度。其計算的具體公式如下：

其中，Phi(m,n)表示像素點(m,n)處的包裹相位，A_i(m,n)表示像素點(m,n)處的光強，K表示提取包裹相位時所需條紋圖數量，且K值不小于3。

所述步驟Step2中利用正弦條紋圖的調制度計算像素點質量。其具體步驟如下：

(1)獲取四副相移分別為0度、90度、180度及270度的正弦條紋圖；

(2)根據如下公式計算出每個像素點對應的調制度；