基于条纹密度区域分割和校正的物体三维形貌测量方法技术

本发明专利技术公开了一种基于条纹密度区域分割和校正的物体三维形貌测量方法。采集待测物的全息干涉图，处理获得二维包裹相位图；滤波后得滤波后包裹相位图，利用滤波后包裹相位图计算二维包裹相位图的一二阶相位梯度，再阈值分割和膨胀操作生成密集区域的掩模，取反得稀疏区域的掩模；计算二维包裹相位图的一阶包裹相位梯度图，将两个掩模用于一阶包裹相位梯度图处理，得到密集和稀疏区域的一阶包裹相位梯度；计算两个区域的校正阈值及校正值，区域校正再合并；建立离散偏微分方程求解计算直至获得真实相位图，表征待测物的轮廓形貌。本发明专利技术不仅依据条纹密度对一阶相位梯度进行了自适应区域划分和校正，且具有计算速度快、精度高、有效抑制误差传播的优点。有效抑制误差传播的优点。有效抑制误差传播的优点。

【技术实现步骤摘要】
基于条纹密度区域分割和校正的物体三维形貌测量方法


[0001]本专利技术涉及数字全息
的一种物体测量方法，具体涉及一种基于条纹密度区域分割和校正的物体三维形貌测量方法。

技术介绍

[0002]数字全息干涉技术(Digital Holographic Interferometry，DHI)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，将数字全息干涉技术应用于物体形貌测量研究是当前全息干涉法的一个重要的研究方向。其中相位展开是该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。但当包裹相位中条纹密度复杂且存在噪声时，最小二乘相位展开计算方法无法得到正确解。通过对包裹相位梯度进行全局校正可以克服噪声带来的影响，但是当条纹密度不均匀时，由于包裹相位的条纹疏密差距增大，导致全局校正影响解包裹算法的正确性，无法很好的抑制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于条纹密度区域分割和校正的物体三维形貌测量方法，其特征在于：步骤一：通过拍摄采集待测物的全息干涉图，经图像处理获得包含待测物信息的大小为M
×
N的二维包裹相位图步骤二：通过对二维包裹相位图进行正/余弦滤波后得到滤波后包裹相位图滤波后包裹相位图处理获得二维包裹相位图的一阶相位梯度图G、二阶相位梯度图然后对二阶相位梯度进行阈值分割和膨胀操作生成密集区域的掩模M1，对掩模M1取反得到稀疏区域的掩模M2；步骤三：计算二维包裹相位图在水平方向和垂直方向的一阶包裹相位梯度图Δ
x
和Δ
y
，然后将掩模M1和掩模M2用于一阶包裹相位梯度图Δ
x
和Δ
y
处理，得到依据二维包裹相位图中条纹疏密区域分割后沿水平方向和垂直方向的密集区域和稀疏区域的一阶包裹相位梯度；步骤四：计算二维包裹相位图的一阶包裹相位梯度在水平方向和垂直方向中密集区域和稀疏区域的校正阈值及校正值，并对一阶包裹相位梯度所在区域中大于校正阈值的像素点进行校正，将校正后的区域进行合并得到校正后的一阶相位梯度图；步骤五：建立校正合并后的一阶相位梯度图的离散偏微分方程，利用最小二乘方法对离散偏微分方程进行迭代求解计算，直至获得最终的真实相位图，真实相位图表征呈现出待测物的轮廓形貌。2.根据权利要求1所述的一种基于条纹密度区域分割和校正的物体三维形貌测量方法，其特征在于：所述步骤一，具体为：采用CCD光敏电子成像器件记录待测物的全息干涉图，通过对全息干涉图中的正一级频谱进行提取并重建获得包含待测物信息的二维包裹相位图3.根据权利要求1所述的一种基于条纹密度区域分割和校正的物体三维形貌测量方法，其特征在于：所述步骤二，具体为：2.1)对二维包裹相位图进行正弦滤波或者余弦滤波后，用以下公式处理获得滤波后包裹相位图在水平方向和垂直方向的一阶包裹相位梯度图：在水平方向和垂直方向的一阶包裹相位梯度图：其中，分别为滤波后包裹相位图中的点(i,j)处沿水平方向和垂直方向的一阶包裹相位梯度，表示滤波后包裹相位图中的点(i,j)处的包裹相位值，W[
·
]为包裹运算；点(i,j)表示水平方向第i个、垂直方向第j个的点；M、N分别表示二维包裹相位图的行数和列数；2.2)首先根据滤波后包裹相位图在水平方向和垂直方向的一阶包裹相位梯度计算二维包裹相位图中的一阶相位梯度，从而获得二维包裹相位图的一阶相位梯度图G：
其中，G(i,j)表示二维包裹相位图中的点(i,j)的一阶相位梯度；2.3)计算二维包裹相位图中每一点沿水平方向和垂直方向的二阶相位梯度：ΔG
x
(i,j)＝G(i+1,j)
‑
G(i,j)ΔG
y
(i,j)＝G(i,j+1)
‑
G(i,j)其中，ΔG
x
(i,j)、ΔG
y
(i,j)分别表示二维包裹相位图中的点(i,j)处沿水平方向和垂直方向的二阶相位梯度值；2.4)然后按照以下公式处理计算获得二维包裹相位图中每一点的二阶相位梯度，从而获得二维包裹相位图的二阶相位梯度图的二阶相位梯度图其中，为二维包裹相位图中的点(i,j)的二阶相位梯度值；2.5)再对二阶相位...

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