一种冗余通道信息、相位信息确定方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种冗余通道信息、相位信息确定方法及装置，涉及光学测量领域。基于多采样MPA确定冗余通道像素值，解决现有采样率低和采样不均匀的问题，同时提高了相位重构的精度。包括：将满足第一条件的(N

【技术实现步骤摘要】
一种冗余通道信息、相位信息确定方法及装置


[0001]本专利技术涉及光学测量领域，更具体的涉及一种冗余通道信息、相位信息确定方法及装置。

技术介绍

[0002]在一般的同步相移干涉测量系统中，通常采用棱镜元件、衍射元件或微偏振阵列(Micro
‑
polarizer array，MPA)来实现同步相移，通过采集多幅同步相移干涉图像重构出待测光学元件的相位信息。但是，利用棱镜元件实现同步相移时，由于要使用多台相机采集干涉图像，因此很难实现完全同步，且采集到的同步相移干涉图存在位置失配误差，导致增加了额外校正配准的工作量；而利用衍射元件实现同步相移时，光能的利用率大幅降低，且采集到的同步相移干涉图同样存在空间位置失配误差。
[0003]利用MPA实现同步相移具有高同步性、系统结构紧凑、无需配准等优势，可以在满足测量系统高同步性要求的同时，大幅减少光路系统中器件的使用，从而更大程度上避免不必要的误差来源。传统微偏振片阵列的每2*2个单元被定义为一个超像素组成单元，其上分别刻有0
°
，45
°
，90
°
和135
°
偏振角度的光栅，可以通过单帧采集实现四步相移。
[0004]由于传统MPA的排列方式在设计时并未考虑不同偏振角度和组合的排列模式对于微偏振阵列性能的影响，也没有更好的利用四个偏振通道间存在单个冗余通道的特点。现有技术提供的MPA排列结构并不能同时满足高采样率和相位提取算法中固定相移量选取的要求。因此，MPA在应用于光学测量领域实现同步相移时，微偏振阵列在通道数、偏振角度的选取、冗余通道的利用以及不同偏振角度的排列组合方式上还存在很大的改进空间。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供一种冗余通道信息、相位信息确定方法及装置，基于多采样MPA确定冗余通道像素值，解决现有采样率低和采样不均匀的问题，同时提高了相位重构的精度。
[0006]本专利技术实施例提供一种冗余通道信息确定方法，包括：
[0007]将满足第一条件的(N
‑
1)2个第一超像素组成单元按照MPA微偏振阵列组合规则，形成N*N多采样MPA，N为3的整数倍；
[0008]从所述N*N多采样MPA中选择被采样两次且位于所述N*N多采样MPA的
±
45
°
对角线上的第一偏振角度；从所述N*N多采样MPA中选择包括所述第一偏振角度的第二超像素组成单元；
[0009]将相邻的两个第二超像素组成单元中包括的所述第一偏振角度确定为第一冗余通道，通过第一像素公式确定第一冗余通道像素值；
[0010][0011]其中，I
RR
(i,j)表示第一冗余通道像素值，I
RS
(i,j)表示第二上初始冗余通道像素
值，I
RX
(i,j)表示第一下初始冗余通道像素值。
[0012]本专利技术实施例提供一种相位信息确定方法，包括：
[0013]根据权利要求1～5任意一项所述冗余通道信息确定方法，得到N*N多采样MPA微偏振阵列包括的多个第一冗余通道像素值和与N*N多采样MPA对应的冗余通道相移干涉图；
[0014]根据N*N多采样MPA获得的包括三通道偏振信息的初始图像，对所述初始图像进行下采样处理，得到三个偏振角度所对应的低分辨图像；对所述低分辨图像分别进行插值处理，得到具有不同偏振角度的第一相移干涉图，第二相移干涉图和第三相移干涉图；
[0015]所述冗余通道相移干涉图、第一相移干涉图，第二相移干涉图和第三相移干涉图通过四步相移方法，得到N*N多采样MPA所包括的坐标点的相位信息。
[0016]本专利技术实施例提供一种冗余通道信息确定装置，包括：
[0017]形成单元，用于将满足第一条件的(N
‑
1)2个第一超像素组成单元按照MPA组合规则，形成N*N多采样MPA，N为3的整数倍；
[0018]选择单元，用于从所述N*N多采样MPA中选择被采样两次且位于所述N*N多采样MPA的
±
45
°
对角线上的第一偏振角度；从所述N*N多采样MPA中选择包括所述第一偏振角度的第二超像素组成单元；
[0019]确定单元，用于将相邻的两个第二超像素组成单元中包括的所述第一偏振角度确定为第一冗余通道，通过第一像素公式确定第一冗余通道像素值；
[0020][0021]其中，I
RR
(i,j)表示第一冗余通道像素值，I
RS
(i,j)表示第二上初始冗余通道像素值，I
RX
(i,j)表示第一下初始冗余通道像素值。
[0022]本专利技术实施例提供一种相位信息确定装置，包括：
[0023]第一得到单元，用于根据权利上述冗余通道像素值确定方法，得到N*N多采样MPA包括的多个第一冗余通道像素值和第一冗余通道相移干涉图；
[0024]第二得到单元，用于对通过N*N多采样MPA获得的包括三通道偏振信息的初始图像进行下采样处理，得到具有不同偏振角度的第二相移干涉图，第三相移干涉图和第四相移干涉图；
[0025]第三得到单元，用于所述第一冗余通道相移干涉图、第二相移干涉图，第三相移干涉图和第四相移干涉图通过四步相移方法，得到N*N多采样MPA所包括的坐标点的相位信息。
[0026]本专利技术实施例提供一种冗余通道信息、相位信息确定方法及装置，冗余通道信息确定方法包括：将满足第一条件的(N
‑
1)2个第一超像素组成单元按照MPA微偏振阵列组合规则，形成N*N多采样MPA，N为3的整数倍；从所述N*N多采样MPA中选择被采样两次且位于所述N*N多采样MPA的
±
45
°
对角线上的第一偏振角度；从所述N*N多采样MPA中选择包括所述第一偏振角度的第二超像素组成单元；将相邻的两个第二超像素组成单元中包括的所述第一偏振角度确定为第一冗余通道，通过第一像素公式确定第一冗余通道像素值；其中，I
RR
(i,j)表示第一冗余通道像素值，I
RS
(i,j)表示第二上初始冗余通道像素值，I
RX
(i,j)表示第一下初始冗余通道像素值。该方法从超像素组成
单元选择满足第一条件的第一超像素组成单元按照MPA阵列组合规则，形成只包括三个偏振角度的N*N多采样MPA，可以提高与三个偏振角度对应的三个偏振通道的采样率；再者，从已知的三个偏振角度中选择被采样两次的第一偏振角度，根据第一偏振角度确定N*N多采样MPA包括的多个第一冗余通道，通过错位循环方式依次确定每个第一冗余通道的第一冗余通道像素值。本专利技术实施例提供的冗余通道信息确定方法，解决现有采样率低的问题，进一步地提高了相移干涉测量的相位重构精度。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种冗余通道信息确定方法，其特征在于，包括：将满足第一条件的(N
‑
1)2个第一超像素组成单元按照MPA微偏振阵列组合规则，形成N*N多采样MPA，N为3的整数倍；从所述N*N多采样MPA中选择被采样两次且位于所述N*N多采样MPA的
±
45
°
对角线上的第一偏振角度；从所述N*N多采样MPA中选择包括所述第一偏振角度的第二超像素组成单元；将相邻的两个第二超像素组成单元中包括的所述第一偏振角度确定为第一冗余通道，通过第一像素公式确定第一冗余通道像素值；其中，I
RR
(i,j)表示第一冗余通道像素值，I
RS
(i,j)表示第二上初始冗余通道像素值，I
RX
(i,j)表示第一下初始冗余通道像素值。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从所述N*N多采样MPA中选择被采样两次且位于所述N*N多采样MPA的
±
45
°
对角线上的第一偏振角度，具体包括：位于所述N*N多采样MPA左上角的第一超像素组成单元以步长为1分别朝右和朝下平移，得到组成所述N*N多采样MPA的(N
‑
1)2个第一超像素组成单元；根据(N
‑
1)2个第一超像素组成单元的排列方式，将包括第一偏振角度的所述第一超像素组成单元确定为第二超像素组成单元。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将相邻的两个第二超像素组成单元同时包括的第一偏振角度确定为第一冗余通道之前，还包括：确定所述第一偏振角度在每个第二超像素组成单元内的第一坐标点和第二坐标点，第一坐标点和第二坐标点位于所述第二超像素组成单元的
±
45
°
对角线上；通过初始像素公式确定第一坐标点和第二坐标点分别对应的第一初始冗余通道像素值和第二初始冗余通道像素值：或其中，I
R
(i,j)表示第二超像素组成单元中第一坐标点对应的第一初始冗余通道像素值，I
R
(i+1,j+1)表示第二超像素组成单元中第二坐标点对应的第二初始冗余通道像素值；I(i,j)表示第一坐标点对应的第一像素值，I(i+1,j+1)表示第二坐标点对应的第二像素值，I(i,j+1)表示坐标点(i,j+1)对应的第三像素值，I(i+1,j)表示坐标点(i+1,j)对应的第四像素值；θ(i,j)为第一坐标点对应的第一偏振方向，θ(i+1,j+1)为第二坐标点对应的第二偏振方向，θ(i,j+1)为坐标点(i,j+1)对应的第三偏振方向，θ(i+1,j)为坐标点(i+1,j)对应的第四偏振方向。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将相邻的两个第二超像素组成单元同时包括的第一偏振角度确定为第一冗余通道，具体包括：
将相邻的两个第二超像素组成单元按照位置关系分为第二上超像素组成单元和第二下超像素组成单元；将第一偏振角度在第二上超像素组成单元内对应的第一坐标和第二坐标确定为第一上坐标和第二上坐标；将第一偏振角度在第二下超像素组成单元内对应的第一坐标和第二坐标确定为第一下坐标和第二下坐标；将具有相同坐标点的第二上坐标和第一下坐标确定为第一冗余通道；通过初始像素公式确定第一上坐标、第二上坐标、第一下坐标和第二下坐标分别对应的第一上初始冗余通道像素值、第二上初始冗余通道像素值、第一下初始冗余通道像素值和第二下初始冗余通道像素值。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一条件包括：第一超像素组成单元中包含三个偏振角度；包括一个被采样两次的第一偏振角度，且两个第一偏振角度位于第一超像素组成单元的45
°
或
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45
°
对角线上；所述MPA组合规则包括：三个偏振角度对应的像素单元的数量均占N*N多采样...

【专利技术属性】
技术研发人员：王红军，王思淇，刘丙才，朱学亮，田爱玲，王大森，
申请(专利权)人：西安工业大学，
类型：发明
国别省市：