一种基于彩色相移条纹二次编码的相位去包裹方法

摘要

一种基于彩色相移条纹二次编码的相位去包裹方法，先产生彩色相移条纹，投影至被测物体表面，采集变形相移条纹图，并将变形相移条纹图像数据输送至计算机，用Matlab软件把变形相移条纹图分为三幅相移灰度图像，求解变形相移条纹图的相位分布，进而求得物体的包裹相位，然后利用颜色光强的交替变换规律实现第一次彩色编码，以红、绿、蓝的顺序在第一次编码的基础上进行第二次编码，规定彩色相移条纹产生的3个彩色编码条纹为一个条纹图的周期，将这些条纹用两位数字进行编码，变形条纹所在周期数由各自区域的编码所表示，采取对每种颜色条纹个数分别计数的方法，确定图形中条纹的周期数，求解得真实相位；减少了数据匹配的误差，提高了去包裹的速度。

主权项

1.一种基于彩色相移条纹二次编码的相位去包裹方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，利用Matlab软件把具有同周期和同振幅，但是相邻条纹有相位差的三个正弦条纹图叠加在一起，产生彩色相移条纹；第二步，由投影仪投影彩色相移条纹至被测物体表面；第三步，用彩色3CCD摄像机采集变形相移条纹图，并通过彩色数字图像卡将变形相移条纹图像数据输送至计算机；第四步，用Matlab软件把采集到的变形相移条纹图分为三幅相移灰度图像，利用三步相移技术求解变形相移条纹图的相位分布，求得物体的包裹相位；第五步，进行第一次彩色编码，彩色相移条纹图像颜色是按绿、红、蓝三色的顺序依次变化的，绿、红、蓝中的某一值交替在空间坐标上大于其它两个值，利用颜色光强的交替变换规律实现第一次彩色编码，第一次编码产生了绿、红、蓝三色依次排列的条纹；第六步，在第一次彩色编码的基础上，以红、绿、蓝的顺序进行第二次编码，用另外两种颜色确定第二次编码所需的分界值，二次编码区域的分界是按照包裹相位φ(t)的周期进行划分的，由于条纹图中第一个变形的条纹可能不完整，取第二个变形条纹即第一个完整的变形条纹为第二次编码的起始编码条纹，实现以红绿蓝三原色为一个周期的彩色编码，其它周期编码依次类推，由此构造出与包裹相位同周期的彩色编码，实现了第二次彩色编码；第七步，规定彩色相移条纹产生的3个彩色编码条纹为一个条纹图的周期，将这些条纹用两位数字“i j”进行编码，“i”表示条纹的周期，“j”表示条纹的颜色代码，有红、绿、蓝三种颜色，即j＝0，1，2，二次编码的周期数为i，一次编码的周期数为j；第八步，变形条纹所在周期数由各自区域的编码所表示，采取对每种颜色条纹个数分别计数的方法，确定图形中条纹的周期数，设N是其中某个最多个数的条纹数，对应于颜色“h”，则条纹的周期数为N，颜色“h”用来作为两个周期条纹的分界，即以“h”颜色作为每个周期的开始条纹，两个“h”之间的条纹为同一周期，且规定h＝0，1，2，分别对应为绿、红、蓝三色；各个周期依次定义为i＝0，1，…，N-1，因此得到n(x，y)的表达式n(x，y)＝3*i(x，y)+[f(x，y)]_comp    (1)式中：f(x，y)＝j(x，y)-h；[f(x，y)]_comp是以3为模的取补操作，即${\left[f(x,y)\right]}_{\mathrm{comp}}=\left\{\begin{array}{cc}f(x,y)& f(x,y)\ge 0\\ 3+f(x,y)& f(x,y)<0\end{array}\right.;$第九步，把求解得到的n(x，y)，代入公式Φ(x，y)＝φ(x，y)+2π·n(x，y)    (2)式中：φ(x，y)为包裹相位，Φ(x，y)为真实相位，n(x，y)为对应点2π的整数倍，就能得到真实相位Φ(x，y)。