基于π相移提升调制度图像质量的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于π相移提升调制度图像质量的方法。过程为：生成两帧具有π相移的条纹图，将两帧条纹图分别投影到被测物体上，采集两帧变形条纹图，先将两帧变形条纹图进行相减，并对相减后的条纹图进行处理获得频谱图，再对频谱图依次进行滤波、逆傅里叶变换和取模运算得到高质量的调制度图像。本发明专利技术通过对两帧具有π相移的正弦条纹图进行相减，不仅可以消除频谱中的零频分量，而且还能消除频谱混叠引入的误差，同时展宽了滤波范围，从而提升了调制度图像质量。

A method to improve the quality of modulation image based on \u03c0 phase shift

【技术实现步骤摘要】
基于π相移提升调制度图像质量的方法
本专利技术属于物体三维测量
，具体涉及一种基于π相移提升调制度图像质量的方法。
技术介绍
对物体三维信息的采集在现代科技的发展中具有重要的意义。在各种三维测量技术中，傅里叶变换轮廓术、相位测量轮廓术和调制度测量轮廓术等基于面结构光的光学三维测量方法由于具有非接触、高精度和全场测量等特点，在三维信息获取领域已得到了广泛的研究和应用。在诸多的光学三维测量方法中，都涉及到对调制度图像信息的提取，调制度图像质量的高低会直接影响到三维重构物体的精度。调制度图像的质量与条纹图的频率直接相关，当条纹频率较低时，由于基频与零频距离较近，容易存在频谱混叠，提取的调制度图像中会有背景光强的干扰；如果提高条纹频率，虽然可以尽量减少频谱混叠现象，提升调制度图像质量，但是所测量物体的形貌变化率会受到限制，降低三维测量方法的普适性。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了解决上述
技术介绍
存在的不足，提供一种简单、可靠性高的基于Π相移提升调制度图像质量的方法。本专利技术采用的技术方案是：一种基于π相移提升调制度图像质量的方法，生成两帧具有π相移的条纹图，将两帧条纹图分别投影到被测物体上，采集两帧变形条纹图，先将两帧变形条纹图进行相减，对相减后的条纹图进行傅里叶变换处理获得频谱图，再对频谱图依次进行滤波、逆傅里叶变换和取模运算得到被测物体的高质量调制度图像。本专利技术的有益效果是：1.本专利技术通过对两帧具有π相移的正弦条纹图进行相减，不仅可以消除频谱中的零频分量，而且还能消除频谱混叠引入的误差，同时展宽滤波范围。2.由于环境光、图像投影与采集设备引入的非线性误差对两帧变形条纹图的影响完全一致，通过对图像的相减可对这类误差进行抑制，提升调制度图像质量。3.本专利技术可以灵活设计所需要的光栅条纹，因此可以在很短的时间内得到所需的两帧具有π相移的变形条纹图，方法简单。附图说明图1为本专利技术两帧具有π相移的变形条纹图相减后的频谱示意图。图2为被测物体的示意图。图3为用本专利技术方法得到的高质量调制度图像示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本专利技术，但并不构成对本专利技术的限定。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。如图1-3所示，本专利技术提供一种基于π相移提升调制度图像质量的方法，生成两帧具有π相移的条纹图，将两帧条纹图分别投影到被测物体上，采集两帧变形条纹图，先将两帧变形条纹图进行相减，对相减后的条纹图进行傅里叶变换处理获取频谱图，再对频谱图依次进行滤波、逆傅里叶变换和取模运算得到被测物体的高质量调制度图像。具体详细过程如下：计算机编码生成两帧具有π相移的正弦条纹图，经图像投影设备投影到被测物体上，被测物体高度对其进行调制使其产生变形后，由图像采集设备采集到的两帧变形条纹图的光强如式(1)、(2)所示：I1(x,y)＝R(x,y)[A(x,y)+B(x,y)·cos(2πfx+φ(x,y))](1)其中(x,y)为系统中采集条纹的像素点坐标，R(x,y)为被测物体的反射率分布，A(x,y)、B(x,y)分别为背景光强度和正弦条纹对比度分布，f为条纹频率，为因被测物体高度调制而产生的相移。将式(1)与式(2)相减，可得到：I3(x,y)＝R(x,y)[2B(x,y)·cos(2πfx+φ(x,y))](3)其中背景光强被消掉，再对式(3)进行傅里叶变换，可得频谱图：G′(fx,fy)＝G1(fx,fy)+G-1(fx,fy)(4)其中G1(fx,fy)为正一级频谱图，G-1(fx,fy)为负一级频谱图，此时频谱中背景光对应的零频分量由于I1(x,y)和I2(x,y)两式的相减而被消除，将不会对频谱分布中基频正一级分量的提取产生干扰。利用空间滤波器将频谱图(即式(4))中的正一级频谱分量滤出，并对滤出后的正一级频谱做逆傅里叶变换可得：再对式(5)进行取模运算，即可得到基于π相移算法的高质量调制度图像：M'(x,y)＝abs[p'(x,y)]＝R(x,y)B(x,y)(6)由于系统的非线性效应和随机噪声对两帧变形条纹图所造成的影响大致相同，因此，当I1(x,y)和I2(x,y)两式相减时，在消除频谱中零频分量的同时，也可以抑制由系统的非线性效应和随机噪声引入的误差，从而使得调制度图像质量得到提高。以上仅为本专利技术的具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本专利技术所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于π相移提升调制度图像质量的方法，其特征在于：生成两帧具有π相移的条纹图，将两帧条纹图分别投影到被测物体上，采集两帧变形条纹图，先将两帧变形条纹图进行相减，对相减后的条纹图进行处理并获取频谱图，再对频谱图依次进行滤波、逆傅里叶变换和取模运算得到被测物体的高质量调制度图像。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于π相移提升调制度图像质量的方法，其特征在于：生成两帧具有π相移的条纹图，将两帧条纹图分别投影到被测物体上，采集两帧变形条纹图，先将两帧变形条纹图进行相减，对相减后的条纹图进行处理并获取频谱图，再对频谱图依次进...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭旷，徐博，戴铭酉，赵江，王文峰，万美琳，刘泱杰，
申请(专利权)人：湖北大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42