一種基于質(zhì)量圖區(qū)域分割的快速相位展開(kāi)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于質(zhì)量圖區(qū)域分割的快速相位展開(kāi)方法。本發(fā)明通過(guò)攝像機(jī)捕獲處理得到包裹相位圖；根據(jù)包裹相位圖計(jì)算質(zhì)量圖；使用相位微分差分算法對(duì)質(zhì)量圖進(jìn)行濾波；自動(dòng)獲得區(qū)域分割閾值；利用得到的閾值將包裹相位圖分成優(yōu)先級(jí)不同的區(qū)域；采用簡(jiǎn)單路徑跟蹤相位展開(kāi)算法完成區(qū)域的相位展開(kāi)；進(jìn)行相位展開(kāi)；按照優(yōu)先級(jí)從高到低的順序，將相位展開(kāi)后的組合并。本發(fā)明基于區(qū)域分割的簡(jiǎn)單路徑跟蹤相位展開(kāi)算法，能夠在盡量不降低相位展開(kāi)精度的前提下提高相位展開(kāi)的速度。該方法滿足結(jié)構(gòu)光視覺(jué)三維測(cè)量的高精度，快速解纏，抗噪聲干擾等要求。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種基于質(zhì)量圖區(qū)域分割的快速相位展開(kāi)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于質(zhì)量圖區(qū)域分割的快速相位展開(kāi)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]結(jié)構(gòu)光視覺(jué)測(cè)量是一種新的物體三維表面形狀的測(cè)量方法，以非接觸、方便快速、較高的精度等特點(diǎn)，近年來(lái)在工業(yè)檢測(cè)、虛擬現(xiàn)實(shí)、文物保護(hù)和醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。結(jié)構(gòu)光視覺(jué)測(cè)量 系統(tǒng)一般由投射裝置、攝像機(jī)、圖像處理系統(tǒng)組成。結(jié)構(gòu)光視覺(jué)測(cè)量的原理是將一幅或多幅編碼模式投影到測(cè)量場(chǎng)景，用攝像機(jī)捕獲場(chǎng)景的投影圖像，然后通過(guò)對(duì)投影模式與解碼模式對(duì)應(yīng)點(diǎn)的匹配，利用三角法得出深度信息，從而獲取三維信息。結(jié)構(gòu)光三維檢測(cè)的一個(gè)重要問(wèn)題是相位展開(kāi)算法。
[0003]相位展開(kāi)算法在非接觸光學(xué)輪廓檢測(cè)中起著非常重要的作用，直接從相位圖中獲得的相位在η到-η之間，其稱(chēng)為包裹相位。需要選取一種合適的相位展開(kāi)算法來(lái)獲得對(duì)應(yīng)的絕對(duì)相位。使用相位展開(kāi)技術(shù)可以得到相位分布的自然范圍。相位展開(kāi)即是要在各個(gè)像素上增加2 π的未知整數(shù)倍。對(duì)于理想的包裹相位圖，相位展開(kāi)是與路徑無(wú)關(guān)的。而在實(shí)際應(yīng)用中由于局部陰影，低條紋調(diào)制質(zhì)量，不規(guī)則的表面亮度，邊緣的不連續(xù)性和欠采樣等情況在獲得的條紋圖案中經(jīng)常出現(xiàn)，導(dǎo)致了相位展開(kāi)是一個(gè)路徑相關(guān)的困難問(wèn)題。
[0004]針對(duì)上述的一些問(wèn)題，本發(fā)明提出了一些改進(jìn)方法。由包裹相位求取絕對(duì)相位本質(zhì)上是個(gè)積分問(wèn)題，積分路徑的選擇是個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，選擇不同的積分路徑，得到相位展開(kāi)的結(jié)果也是不同的。如果先展開(kāi)包裹相位精度差的點(diǎn)，那么計(jì)算誤差會(huì)傳遞到接下來(lái)的求解過(guò)程中。最直觀的情況是先展開(kāi)包裹相位精度高的點(diǎn)，之后依次展開(kāi)包裹相位精度低的點(diǎn)。因此選擇使用質(zhì)量圖對(duì)包裹相位精度進(jìn)行量化。
[0005]按照質(zhì)量值的由低到高將質(zhì)量圖分成不同的區(qū)域，對(duì)每個(gè)區(qū)域單獨(dú)進(jìn)行相位展開(kāi)。獨(dú)立相位展開(kāi)后將各相位展開(kāi)后的區(qū)域進(jìn)行合并。最終得到完整的相位展開(kāi)圖像。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種提高精度及運(yùn)行速度的基于質(zhì)量圖區(qū)域分割的快速相位展開(kāi)方法。
[0007]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0008]步驟1:使用投影儀將正弦光柵投影到目標(biāo)物體上，通過(guò)攝像機(jī)捕獲處理得到包裹相位圖；
[0009]步驟2:根據(jù)包裹相位圖計(jì)算質(zhì)量圖，使用相位微分差分算法對(duì)質(zhì)量圖進(jìn)行濾波，通過(guò)質(zhì)量圖來(lái)評(píng)價(jià)包裹相位精度的高低:
[0010]
【權(quán)利要求】
1.一種基于質(zhì)量圖區(qū)域分割的快速相位展開(kāi)方法，其特征在于: 步驟1:使用投影儀將正弦光柵投影到目標(biāo)物體上，通過(guò)攝像機(jī)捕獲處理得到包裹相位圖； 步驟2:根據(jù)包裹相位圖計(jì)算質(zhì)量圖，使用相位微分差分算法對(duì)質(zhì)量圖進(jìn)行濾波，通過(guò)質(zhì)量圖來(lái)評(píng)價(jià)包裹相位精度的高低:
【文檔編號(hào)】G01B11/25GK103913128SQ201410087942
【公開(kāi)日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2014年3月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月12日
【發(fā)明者】陸軍, 蘇航, 董東來(lái), 李積江, 張?chǎng)? 宋景豪, 彭仲濤, 劉偉, 華威, 寧召可 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)
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