一种基于质量图区域分割的快速相位展开方法技术

本发明专利技术属于计算机测量技术领域，具体涉及一种基于质量图区域分割的快速相位展开方法。本发明专利技术通过摄像机捕获处理得到包裹相位图；根据包裹相位图计算质量图；使用相位微分差分算法对质量图进行滤波；自动获得区域分割阈值；利用得到的阈值将包裹相位图分成优先级不同的区域；采用简单路径跟踪相位展开算法完成区域的相位展开；进行相位展开；按照优先级从高到低的顺序，将相位展开后的组合并。本发明专利技术基于区域分割的简单路径跟踪相位展开算法，能够在尽量不降低相位展开精度的前提下提高相位展开的速度。该方法满足结构光视觉三维测量的高精度，快速解缠，抗噪声干扰等要求。

【技术实现步骤摘要】
—种基于质量图区域分割的快速相位展开方法
本专利技术属于计算机测量
，具体涉及。
技术介绍
结构光视觉测量是一种新的物体三维表面形状的测量方法，以非接触、方便快速、较高的精度等特点，近年来在工业检测、虚拟现实、文物保护和医学工程等领域得到了广泛的应用。结构光视觉测量 系统一般由投射装置、摄像机、图像处理系统组成。结构光视觉测量的原理是将一幅或多幅编码模式投影到测量场景，用摄像机捕获场景的投影图像，然后通过对投影模式与解码模式对应点的匹配，利用三角法得出深度信息，从而获取三维信息。结构光三维检测的一个重要问题是相位展开算法。相位展开算法在非接触光学轮廓检测中起着非常重要的作用，直接从相位图中获得的相位在η到-η之间，其称为包裹相位。需要选取一种合适的相位展开算法来获得对应的绝对相位。使用相位展开技术可以得到相位分布的自然范围。相位展开即是要在各个像素上增加2 π的未知整数倍。对于理想的包裹相位图，相位展开是与路径无关的。而在实际应用中由于局部阴影，低条纹调制质量，不规则的表面亮度，边缘的不连续性和欠采样等情况在获得的条纹图案中经常出现，导致了相位展开是一个路径相关的困难问题。针对上述的一些问题，本专利技术提出了一些改进方法。由包裹相位求取绝对相位本质上是个积分问题，积分路径的选择是个关键问题，选择不同的积分路径，得到相位展开的结果也是不同的。如果先展开包裹相位精度差的点，那么计算误差会传递到接下来的求解过程中。最直观的情况是先展开包裹相位精度高的点，之后依次展开包裹相位精度低的点。因此选择使用质量图对包裹相位精度进行量化。按照质量值的由低到高将质量图分成不同的区域，对每个区域单独进行相位展开。独立相位展开后将各相位展开后的区域进行合并。最终得到完整的相位展开图像。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种提高精度及运行速度的基于质量图区域分割的快速相位展开方法。本专利技术的目的是这样实现的:步骤1:使用投影仪将正弦光栅投影到目标物体上，通过摄像机捕获处理得到包裹相位图；步骤2:根据包裹相位图计算质量图，使用相位微分差分算法对质量图进行滤波，通过质量图来评价包裹相位精度的高低:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于质量图区域分割的快速相位展开方法，其特征在于：步骤1：使用投影仪将正弦光栅投影到目标物体上，通过摄像机捕获处理得到包裹相位图；步骤2：根据包裹相位图计算质量图，使用相位微分差分算法对质量图进行滤波，通过质量图来评价包裹相位精度的高低：qmin=Σi=m-k2m+k2Σj=n-k2n+k2(Δi,jx-Δ‾m,nx)2+Σi=m-k2m+k2Σj=n-k2n+k2(Δi,jy-Δ‾m,ny)2k×k,]]>其中，和是包裹相位在x和y方向的差分，和是k×k窗口中x和y方向差分的平均值，步骤3：根据获得的质量图信息，按照质量值的由低到高将质量图分区域，根据质量值直方图的分布模式，自动获得区域分割阈值：对图像质量图I(x,y)，高质量区域和低质量区域的分割阈值记作T，属于高质量区域的像素点数占整幅图像的比例记为ω0，其平均灰度μ0；低质量区域像素点数占整幅图像的比例为ω1，其平均灰度为μ1，图像的总平均灰度记为μ类间方差记为g，图像的大小为M*N，图像中像素的灰度值小于阈值T的像素个数记作N0，像素灰度大于阈值T的像素个数记作N1,N0+N1=M*N，ω0+ω1=1，μ=ωx*μ0+ω1*μ1，g=ω0(μ0‑μ)2+ω1(μ1‑μ)2，g=ω0ω1(μ0‑μ1)2，采用遍历的方法得到使类间方差最大的阈值T，即为所求阈值；步骤4：利用得到的阈值将包裹相位图分成优先级不同的区域，优先级高的区域优先扩展，优先级低的区域随后扩展，按照展开的先后次序将得到的区域赋予组编号，在同一区域的组具有相同的优先级；步骤5：采用简单路径跟踪相位展开算法完成区域的相位展开：分别在不同优先级区域中选择一个起始点，将起始点按其左、上、右、下的次序扩展得到4个节点，如果这4个节点在本区域，将得到的4个节点依次放入open表，将起始点放入close表中，并令其绝对相位为零；步骤6：从open表中取出第一个节点，进行相位展开，式中φA(r,c)为待展开处(r,c)的绝对相位，φA(r′,c′)为(r′,c′)处已展开的绝对相位，(r′,c′)为(r,c)邻域中的一个点，且其在close表中，θ为阈值，此处取θ=π，Δφ=φW(r,c)‑φW(r′,c′)，φW(r,c)为(r,c)处的包裹相位，φW(r′,c′)为(r′,c′)处的包裹相位；将展开的节点放入close表中并按其左、上、右、下的次序扩展得到4个节点，如果这4个节点在本区域中且不在close表中和open表中，将得到的这4个节点依次放入open表中；重复步骤6直到open表为空，完成区域的相位展开；步骤7：按照优先级从高到低的顺序，将相位展开后的组合并：将被低优先级组包围的孤立高优先级组同周围已经完成相位展开合并的低优先级组进行合并，得到最终绝对相位图。...

【技术特征摘要】
1.一种基于质量图区域分割的快速相位展开方法，其特征在于: 步骤1:使用投影仪将正弦光栅投影到目标物体上，通过摄像机捕获处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆军，苏航，董东来，李积江，张鑫，宋景豪，彭仲涛，刘伟，华威，宁召可，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23