一种基于可靠度的加权最小二乘相位展开计算方法技术

本发明专利技术公开了一种基于可靠度的加权最小二乘相位展开计算方法。通过工业相机设备拍摄采集待测物的散斑干涉图，经过图像处理获得包含待测物三维信息的二维相位包裹图；利用包裹相位值的二阶差分计算获得相位包裹图中每一点的可靠度；计算确定可靠度阈值，计算获得二值化掩膜因子作为加权最小二乘相位展开权重，进行迭代计算，获得最终真实相位。本发明专利技术不仅具有加权最小二乘计算方法提供平滑解的优点，并具有计算速度快、精度高、有效抑制噪声传播和消除平滑效应等优点。

A weighted least squares phase unwrapping algorithm based on Reliability

The invention discloses a weighted least squares phase unwrapping calculation method based on reliability. The speckle interferogram of the collected objects is captured by the industrial camera equipment, and the two-dimensional phase wrapping map containing three dimensional information is obtained through the image processing. The reliability of each point in the phase package is obtained by the two order difference calculation of the phase value of the package. The reliability threshold is calculated and the two masking factor is calculated. As the weighted least squares phase unwrapping weight, the final phase is obtained by iterative computation. The invention not only has the advantages of the weighted least square method to provide the smooth solution, but also has the advantages of fast calculation speed, high precision, effective noise suppression and smoothing effect.

【技术实现步骤摘要】
一种基于可靠度的加权最小二乘相位展开计算方法
本专利技术涉及数字散斑干涉
，具体涉及一种基于可靠度的加权最小二乘相位展开计算方法。
技术介绍
数字散斑干涉技术(DigitalSpecklePatternInterferometry,DSPI)是一种激光技术与数字图像处理相结合的光学干涉测量技术，与传统测量技术相比，具有高精度、非接触无损害、高灵敏度和全场测量等优点，已广泛应用于航天航空、生物医学、船舶制造等领域。相位展开是DSPI技术应用中最为关键的步骤，直接影响测量精度。近年来，国内外学者已经提出了很多相位展开计算方法。其中，最小二乘相位展开计算方法利用包裹相位的离散偏微分与真实相位的离散偏微分之差最小的准则来解包裹可以消除拉线现象，得到平滑解，是一种简单稳健、运算速度快且对内存要求小的最为常用的计算方法。但当包裹相位中存在噪声点、零幅值点、低调制度点时，最小二乘相位展开计算方法无法得到正确解。加权最小二乘相位展开计算方法通过权重来加以克服噪声等带来的影响，但是引入的权重适当与否也会影响解包裹的正确性，同时也降低了计算速度，并且不能抑制噪声的传播和消除平滑作用带来的误差。专利本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于可靠度的加权最小二乘相位展开计算方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一：通过工业相机设备拍摄采集待测物的散斑干涉图，经过图像处理获得包含待测物三维信息的大小为M×N的二维相位包裹图；步骤二：利用包裹相位值的二阶差分计算获得相位包裹图中每一点的可靠度；步骤三：确定可靠度阈值，计算获得二值化掩膜因子，并作为加权最小二乘相位展开权重；步骤四：根据加权最小二乘相位展开权重进行迭代计算，获得最终真实相位。

【技术特征摘要】
1.一种基于可靠度的加权最小二乘相位展开计算方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一：通过工业相机设备拍摄采集待测物的散斑干涉图，经过图像处理获得包含待测物三维信息的大小为M×N的二维相位包裹图；步骤二：利用包裹相位值的二阶差分计算获得相位包裹图中每一点的可靠度；步骤三：确定可靠度阈值，计算获得二值化掩膜因子，并作为加权最小二乘相位展开权重；步骤四：根据加权最小二乘相位展开权重进行迭代计算，获得最终真实相位。2.根据权利要求1所述的一种基于可靠度的加权最小二乘相位展开计算方法，其特征在于：所述步骤一以空间载波法处理获得获得包裹相位图：用工业相机设备拍摄待测物表面变形前后的带有载波量的两幅散斑干涉图，对两幅散斑干涉图分别进行傅里叶变换获得两幅频谱图，分别选择两幅频谱图中的正一级频谱得到两幅正一级频谱图，接着对两幅正一级频谱图做逆傅里叶变换并取反正切获得两幅相位图，最后将两幅相位图相减得到带有待测物表面变形信息的相位包裹图，对相位包裹图进行滤波和去噪声后得到大小为M×N的二维相位包裹图3.根据权利要求1所述的一种基于可靠度的加权最小二乘相位展开计算方法，其特征在于：所述步骤二，具体为：先采用以下公式计算二维相位包裹图中每一点包裹相位值的二阶差分：其中，V(i,j)为水平方向上的二阶差分，H(i,j)为竖直方向上的二阶差分，D1(i,j)与D2(i,j)为两个斜线方向上的二阶差分，wrap{·}为包裹运算，DIF2(i,j)表示二维相位包裹图中坐标位置点(i,j)的二阶差分，表示二维相位包裹图中点(i,j)的包裹相位值，0≤i≤M-1，0≤j≤N-1；然后，采用以下公式计算出每个点的包裹相位值的可靠度R(i,j)：其中，R(i,j)表示二维相位包裹图中点(i,j)的包裹相位值的可靠度。4.根据权利要求1所述的一种基于可靠度的加权最小二乘相位展开计算方法，其特征在于：所述步骤三，具体为：将二维包裹相位图中所有点的可靠度从小到大排序得到一维序列q，取序列q中的第M×N×5％个点的可靠度值作为可靠度阈值θ，若M×N×5％不为整数则向下取整，再根据以下公式计算获得每个点的二值化掩膜因子W(i,j)：其中，W(i,j)表示二维相位包裹图中点(i,j)的二值化掩膜因子。5.根据权利要求1所述的一种基于可靠度的加权最小二乘相位展开计算方法，其特征在于：所述步骤四，具体为：4.1)先采用以下公式计算每个点的包裹相位值对应的加权离散偏微分c(i,j)：其中，表示包裹相位竖直方向的包裹运算后的一阶差分，表示包裹相位水平方向的包裹运算后的一阶差分；两个一阶差分和分别计...

【专利技术属性】
技术研发人员：严利平，张海燕，陈本永，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33