基于条纹摄动的快速解相位方法

摘要

本发明公开了一种基于条纹摄动的快速解相位方法包括：首先获取加入条纹摄动的光栅的图像；然后从条纹图像求解出摄动度函数，利用摄动度函数描述的条纹掇动情况，解出相位主值；遍历条纹图，根据摄动度函数和条纹周期数的跳变以及相位主值的关系，得到摄动部分和其余部分的条纹周期数，解出完整的相位值。与现有技术相比，本发明的相移光栅中包含摄动条纹，通过对4幅相移图的处理可以解出完整的相位值，减少了解相位所需的投影光栅数量，提高了测量速度；通过摄动度函数描述摄动情况，进而求解出相位主值，使相位主值的求取有较高的精度；通过摄动度函数判断条纹的周期数，进而解出完整的相位值。

主权项

1、一种基于条纹摄动的快速解相位方法，其特征在于：步骤1：获取光栅图像：由投影装置投影出4幅相移光栅条纹，摄像机拍摄条纹图像，获得的图像可以表示为：I₁(x，y)＝I′(x，y)+I″(x，y)cos[θ(x，y)]，I₂(x，y)＝I′(x，y)+I″(x，y)cos[θ(x，y)+π/2]，I₃(x，y)＝I′(x，y)+I″(x，y)cos[θ(x，y)+π]，${\tilde{I}}_4(x,y)=I\prime (x,y)+\beta (x,y)I\prime \prime (x,y)\cos [\theta (x,y)+3\pi /2],$其中$\beta (x,y)=\left\{\begin{array}{cc}\lambda & \forall \theta (x,y)\in [(2Q+1)\pi ,(2Q+2)\pi ]\\ 1& \forall \theta (x,y)\notin [(2Q+1)\pi ,(2Q+2)\pi ]\end{array}\right.$其中，I₁、I₂、I₃和分别表示4幅光栅条纹图像的灰度值，θ(x，y)为待求的完整的相位值，I′(x，y)为条纹光强的背景值，I″(x，y)为调制强度，Q是位于中心的摄动光栅条纹的周期数；是加入摄动的光栅条纹图像的灰度值，即在投影光栅时，调整投影装置：将[(2Q+1)π，(2Q+2)π]区间内的条纹光强的调制强度设置为原来的λ倍，λ是摄动光栅的常量参数，用于描述摄动程度，取值范围在(0，1)之间；本发明中，定义上式中的β(x，y)为摄动度函数，用于描述光栅条纹的摄动情况；步骤2：求解摄动度函数：将条纹图像代入摄动度函数的求解公式，解出摄动度函数，该摄动度函数的求解公式为：$\beta (x,y)=\left\{\begin{array}{cc}\lambda & \forall \frac{-\frac{1}{2}{I}_1(x,y)-\frac{1}{2}{I}_3(x,y)+{\tilde{I}}_4(x,y)}{\frac{1}{2}{I}_1(x,y)-I_2(x,y)+\frac{1}{2}{I}_3(x,y)}<\frac{\lambda }{2}\\ 1& \forall \frac{-\frac{1}{2}{I}_1(x,y)-\frac{1}{2}{I}_3(x,y)+{\tilde{I}}_4(x,y)}{\frac{1}{2}{I}_1(x,y)-I_2(x,y)+\frac{1}{2}{I}_3(x,y)}\ge \frac{\lambda }{2}\end{array}\right.$其中，β(x，y)为摄动度函数，I₁、I₂、I₃和为光栅条纹图像的灰度值，λ为摄动光栅的常量参数；步骤3：求解相位主值：将条纹图像及上一步解出的β(x，y)代入相位主值的求解公式，解出相位主值，该相位主值的求解公式为：其中，为相位主值，I₁、I₂、I₃和为光栅条纹图像的灰度值，β(x，y)为摄动度函数，λ为摄动光栅的常量参数；步骤4：解出完整的相位值：遍历图像，若点(x，y)的摄动度函数β(x，y)＝λ，则点(x，y)位于摄动光栅条纹上，其条纹周期数k(x，y)＝Q；然后根据k(x，y)的跳变和相位主值的关系，逐行遍历条纹图，解出其他点的条纹周期数k(x，y)；将条纹周期数k(x，y)和相位主值代入求解公式，解出完整的相位值，该完整的相位值的求解公式为：其中，θ(x，y)为完整的相位值，为相位主值，k(x，y)为条纹周期数。