基于绝对相位恢复的四步相移方法技术

一种基于绝对相位恢复的四步相移方法，属三维测量技术领域。由以下步骤组成：计算机生成隐含有绝对相位标识的光栅编码条纹图像；编码条纹图案的投射和被测物体图像的采集；根据调制度信息区分绝对相位标识；在标识区域内外分别使用不同的相位求解方法解相位。本方法相对其他的相位求解方法，相位的求解不需要单独投射附加的绝对相位标识图像，所需图像数量较少；相位求解的方法对绝对相位标识区域边界要求不严格，获取正确的绝对相位稳定性好；隐含的绝对相位标识特征明显，对比度较强，便于提取，而且其形式不受限制，满足不同的应用需求。

【技术实现步骤摘要】

，涉及计算机视觉测量领域，属于三维测量方法和仪器
，尤其涉及光学三维测量系统的结构光编码技术和绝对相位获取技术。
技术介绍
基于光学的非接触式三维物体形貌测量技术得到了长足的发展，该技术已经广泛应用于产品设计与制造、质量检测与控制、机器人视觉等领域。另外，随着数字投影技术的进步，基于数字投影设备的结构光三维测量技术得到快速的扩展，在整个光学三维测量
中占据越来越重要的地位。该方法首先利用计算机生成光栅编码条纹图像；再使用数字投影设备投射光栅编码条纹图像；最后采集光栅条纹图像并进行编码求解和三维测量。基于绝对相位标识进行相位编码方法主要分为两类一类方法是在投射图像时增加一幅标识图案，如线条，通过对采集的图像处理获得线条的位置，再根据该位置规定的绝对相位解其它的相位。这种方法比较简单，但增加了投射的成本和图像的数目。另一类方法是将标识图案直接包含于用于求解相位的某一幅图像中。标识图案可以是十字线(Song Zhang and Shing-Tung Yau. High-resolution，real-time 3D absolute coordinate measurement based on a phase-shifting method， Opt Express 2006)、点等。这些方法都同时遇到两个难题标识图案的提取和被标识图案覆盖的相位恢复。由于采用的十字线和标识点所含的信息较少，提取时十分困难，采用了对调制度进行伽马映射等方法，增加了处理过程，且易受图像质量的影响。Shaoyan Gai, Feipeng Da提出在正弦编码图案中对一条或多条条纹引入比例因子，采集投射的图像后先去背景，再根据灰度计算该因子的值，并进行二值化(0或1)，据此得出被标记过的条纹位置。然而，该方法要求图像质量高，易受噪声的影响。
技术实现思路
针对现有方法投射图像多、绝对相位位置提取难、对图像质量要求高、易受噪声影响和的缺点，本专利技术提出了一种包含绝对相位信息更强的结构光形式，只需四幅图像，采用解调制度的方法简单地得到绝对相位图案的位置，对图像质量要求不高，对噪声不敏感，且避免了对被覆盖相位的恢复操作。一种，其特征在于由以下步骤组成 步骤1、计算机生成光栅编码条纹图像权利要求1. 一种，其特征在于由以下步骤组成步骤1、计算机生成光栅编码条纹图像通过程序编制生成四幅正弦编码条纹图像，图像的光强分布满足式(1)- ),2. 一种，其特征在于由以下步骤组成 步骤1、计算机生成光栅编码条纹图像通过程序编制生成四幅正弦编码条纹图像，图像的光强分布满足式(1；3)_(16)，全文摘要一种，属三维测量
由以下步骤组成计算机生成隐含有绝对相位标识的光栅编码条纹图像；编码条纹图案的投射和被测物体图像的采集；根据调制度信息区分绝对相位标识；在标识区域内外分别使用不同的相位求解方法解相位。本方法相对其他的相位求解方法，相位的求解不需要单独投射附加的绝对相位标识图像，所需图像数量较少；相位求解的方法对绝对相位标识区域边界要求不严格，获取正确的绝对相位稳定性好；隐含的绝对相位标识特征明显，对比度较强，便于提取，而且其形式不受限制，满足不同的应用需求。文档编号G01B11/25GK102155924SQ20101059231公开日2011年8月17日 申请日期2010年12月17日 优先权日2010年12月17日专利技术者吴勇辉, 崔海华, 廖文和, 戴宁, 程筱胜 申请人:南京航空航天大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种基于绝对相位恢复的四步相移方法，其特征在于由以下步骤组成：步骤１、计算机生成光栅编码条纹图像：通过程序编制生成四幅正弦编码条纹图像，图像的光强分布满足式（１）－（４），　　　　　　　　　　　　　　　（１）（２）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（３）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（４）其中，、、、分别为第一、二、三、四幅光栅编码条纹图像中像素坐标为的光强灰度值，　为背景光强，为条纹幅值；绝对相位标识图案设置在第一幅编码条纹图像的任一第条条纹中；为绝对相位标识系数，当且仅当且时，＝０，否则，＝１，表示坐标为的像素点所在的条纹的序号；为光栅编码条纹图像中坐标为的像素点的相位值，当编码条纹是水平条纹时，；当编码条纹是竖直条纹时，，为正弦编码条纹的周期；步骤２、编码条纹图案的投射和被测物体图像的采集：调整数字投影设备参数，将步骤１所述四幅正弦编码条纹图像按顺序依次通过数字式投影设备投射到被测物表面，并用数字相机按相应的顺序依次对被测物进行图像采集，获得四幅带有编码条纹的被测物体图像；步骤３、调制度求解：对步骤２采集的被测物体的四幅图像，提取四幅图像中同一位置点的像素灰度值、、、，根据公式（５）至（１０）分别计算该位置点的像素的调制度和平均调制度；计算每个位置点的像素的调制度值：　　　　　　　　　　　（５）计算每个位置点的像素的平均调制度值：用第２、３、４幅计算：　　　（６）用第１、３、４幅计算：　　　　　（７）用第１、２、４幅计算：　　　　　（８）用第１、２、３幅计算：　　　　　（９）平均调制度：（１０）步骤４、分别对每个位置点的像素的和进行比较：凡是和不相等的，则表示该位置点的像素是组成绝对相位图案的像素，满足该条件的像素称为绝对相位位置区域以内的像素；凡是和相等的，则表示该位置点的像素不是组成绝对相位图案的像素，满足该条件的像素称为绝对相位位置区域以外的像素；步骤５、解相位：对绝对相位位置区域以外的每个像素，采用四步相移算法按公式（１１）解相位；对绝对相位位置区域以内的每个像素，采用三步相移算法按公式（１２）解相位，（１１）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１２）　。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：崔海华，戴宁，吴勇辉，廖文和，程筱胜，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：84