整数线性规划搜索法的双频正弦光栅绝对相位解包裹方法

摘要

本发明提出一种整数线性规划搜索法的双频正弦光栅绝对相位解包裹方法，根据传统的双频解包裹原理，提出了关于相对相位、条纹级数的整数线性规划法，建立对应的目标函数和约束条件；以变形的正弦光栅图像为计算对象，采用该方法对其进行遍历搜索，可以快速准确地找到条纹级数的整数对，从而达到解包裹的目的。本发明不要求高频与低频之间成一定的比例关系，扩展了方法的使用范围；不分先后顺序，可以实现对高频与低频的同时解包裹，增强了方法的可操作性；不引入任何中间过度量和划分子区间，简化了计算过程，大大减少了计算量，提高了运算效率。

主权项

一种整数线性规划搜索法的双频正弦光栅绝对相位解包裹方法，其特征在于：采用以下步骤：步骤1：设计编码，经过N步相移，生成高频f_high、低频f_low互为质数的标准双频正弦光栅条纹图像2N幅，高频正弦光栅条纹图像低频正弦光栅条纹图像各N幅；(x,y)为图像中水平方向和垂直方向上的像素序列；步骤2：利用投影仪将步骤1中生成的正弦光栅条纹图像和依次投影到被测物体表面，并用摄像机采集被物体表面调制变形的正弦光栅图像和$I_n^{C\_\mathrm{high}}(x,y);$步骤3：对步骤2中变形正弦光栅图像和分别进行高斯平滑滤波，并通过建立调制灰度函数，剔除变形的正弦光栅图像中的背景无效像素信息，保留变形正弦光栅图像的有效像素信息；步骤4：将步骤3处理得到的变形正弦光栅图像代入N步相移公式：分别计算得到低频f_low和高频f_high对应的相对相位值和N步相移公式中根据计算的低频或高频对应取步骤3处理得到的变形正弦光栅图像；步骤5：建立关于频率f_low、f_high，相对相位值和条纹级数n_low(x,y)、n_high(x,y)的目标函数以及约束条件的整数线性规划法则：$\begin{array}{cc}\min & |n_{high}(x,y)-\frac{f_{high}}{f_{low}}{n}_{low}(x,y)-\frac{INt}{f_{low}}|\end{array}$其中floor()为函数符号，floor(f_low/2)表示不大于f_low/2的最大整数，INt为图像矩阵的整数集合；INt采用以下步骤得到：步骤5.1：建立变形的正弦光栅图像整数矩阵：其中round表示四舍五入函数；步骤5.2：对整数矩阵INT进行统计：INt＝tabulate(INT)，其中tabulate表示统计函数，得到整数矩阵INT中出现的元素值；步骤6：采用步骤5中整数线性规划法则对步骤4中的相对相位值图像进行遍历搜索，确定出条纹级数n_low(x,y)、n_high(x,y)，并计算出绝对相位值Φ_low(x,y)和Φ_high(x,y)，完成绝对相位展开。