本发明专利技术涉及一种白光扫描干涉三维重建方法、装置、电子设备及存储介质，其方法包括：采集待测物体的高对比度干涉图像序列，其中，所述干涉图像序列中包括多个白光干涉条纹图像；基于预设的插值算法在所述干涉图像序列中获取任一像素点的包络曲线，并在所述包络曲线上确定第一粗定位零光程差位置；在所述第一粗定位零光程差位置周围提取预设个数的数据点，并利用二次包络法对所述数据点进行包络计算，得到精定位零光程差位置；基于预设的相移公式对所述精定位零光程差位置进行计算，得到精定位零光程差位置及其周围位置对应的相位，并利用所述相位和预先建立的形貌转换公式确定所述待测物体的三维表面形貌。本发明专利技术提高了三维表面形貌的重建精度。面形貌的重建精度。面形貌的重建精度。
【技术实现步骤摘要】
白光扫描干涉三维重建方法、装置、电子设备及存储介质
[0001]本专利技术涉及光学工程
，尤其涉及一种基于上三角矩阵和二次包络的白光扫描干涉三维重建方法、装置、电子设备及存储介质。
技术介绍
[0002]随着超精密加工制造技术快速不断突破，对微观表面形貌的高精密检测需求与日俱增。凭借着非接触式、面测量、可追溯性和超高分辨力等原理优势，白光干涉技术成为了如今超精密三维形貌测量领域当中的有力工具和研究重点，具体体现在保证在纳米级垂直测量精度下解决单波长干涉测量法的相位模糊问题和非连续表面测量。
[0003]白光干涉技术核心环节的三维重建算法一直都是其精度的主要决定因素。目前，白光干涉扫描三维形貌恢复算法主要有极值法，重心法、包络曲线拟合和空间频率法。极值法直接利用极大光强位置作为零光程差点，易收到噪声影响，测量精度不高；重心法计算简单迅速，但也容易受到噪声影响，精度较差；包络曲线拟合法，通过寻找拟合包络曲线的极值作为零光程差位置，运用广泛且其精度较高，不易收到环境因素影响；空间频率法需要经过傅里叶变换等方式利用频域信息处理，计算速度慢但精度和鲁棒性好。在工程运用中，实际采样序列的干涉信号受到噪声的影响，常规的方法容易出现包络错误或者强度偏差过大，产生无规律的错误零光程差点，不利于零光程差位置提取和三维形貌的表征。
[0004]因此，如何研究一种能够降噪、快速、精确定位零光程差位置的白光干涉信号处理算法，用于重建三维形貌是一个亟待解决的技术问题。
技术实现思路
[0005]有鉴于此，有必要提供一种基于上三角矩阵和二次包络的白光扫描干涉三维重建方法、装置电子设备及存储介质，用以通过特定方法获取零光程差位置和相位，求得待测目标的真实形貌信息。
[0006]为了实现上述目的，第一方面，本专利技术提供一种白光扫描干涉三维重建方法，包括：采集待测物体的高对比度干涉图像序列，其中，所述高对比度干涉图像序列中包括多个白光干涉条纹图像；基于预设的插值算法在所述干涉图像序列中获取任一像素点的包络曲线，并在所述包络曲线上确定第一粗定位零光程差位置；在所述第一粗定位零光程差位置周围提取预设个数的数据点，并利用二次包络法对所述数据点进行包络计算，得到精定位零光程差位置；基于预设的相移公式对所述精定位零光程差位置进行计算，得到精定位零光程差位置及其周围位置对应的相位，并利用所述相位和预先建立的形貌转换公式确定所述待测物体的三维表面形貌。
[0007]进一步的，在包络曲线上确定第一粗定位零光程差位置后，所述方法还包括：
判断像素点的第一粗定位零光程差位置是否处于过渡位置；若像素点的第一粗定位零光程差位置处于过渡位置，利用先验条件及上三角矩阵降噪修正所述第一粗定位零光程差位置，得到去噪后的第二粗定位零光程差位置。
[0008]进一步的，所述判断像素点的第一粗定位零光程差位置是否处于过渡位置，包括：基于所述第一粗定位零光程差位置确定每一像素点在所述干涉图像序列中所处的频带，并根据所述频带判断像素点的第一粗定位零光程差位置是否处于过渡位置其中，所述频带包括过渡带和极值带；所述根据所述频带判断像素点的第一粗定位零光程差位置是否处于过渡位置，包括：若所述频带不属于过渡带和极值带的并集，则所述第一粗定位零光程差位置不属于过渡位置，并将所述第一粗定位零光程差位置确定为正确零光程差位置；若所述频带属于过渡带和极值带的并集，则所述第一粗定位零光程差位置属于过渡位置，并将所述第一粗定位零光程差位置为错误零光程差位置。
[0009]进一步的，所述利用先验条件及上三角矩阵降噪修正所述第一粗定位零光程差位置，得到去噪后的第二粗定位零光程差位置，包括：若所述第一粗定位零光程差位置为错误零光程差位置，采用预设的先验条件及上三角矩阵对待测像素点的第一粗定位零光程差位置进行修正，得到去噪后的第二粗定位零光程差位置，其中，所述预设的先验条件为待测像素点的连续测量数据无高程跳变错位。
[0010]进一步的，所述基于第一粗定位零光程差位置确定每一像素点在所述干涉图像序列中所处的频带，并根据所述频带识别所述第一粗定位零光程差位置为错误零光程差位置或正确零光程差位置，包括：若所述频带不属于过渡带和极值带的并集，则所述第一粗定位零光程差位置为正确零光程差位置；若所述频带属于过渡带和极值带的并集，则所述第一粗定位零光程差位置为正确零光程差位置。
[0011]进一步的，所述在所述第一粗定位零光程差位置，周围提取预设个数的数据点，并利用二次包络法对所述数据点进行包络计算，得到精定位零光程差位置，包括：在所述第一粗定位零光程差位置前提取第一预设个数据点，在所述第一粗定位零光程差位置后提取第二预设个数据点，其中，第一预设个数和第二预设个取决于采样序列长度；利用提取的数据点进行多项式非线性拟合，获取二次拟合曲线以确定所述零光程位置，其中，构建的拟合多项式为：，x为提取的数据点所对应的帧数，为拟合参数，i=1,2,3,4。
[0012]进一步的，所述预设的相移公式为：，其中，为精定位零光程差位置对应的光强值，为同一像素点零光程差位置前后两帧图像的光强值，j=1,2,4,5；
所述预先建立的形貌转换公式为：，其中，γ为扫描步进，λ为白光光源中心波长，为形貌高度。
[0013]第二方面，本专利技术还提供一种白光扫描干涉三维重建装置，包括：图像采集模块，用于采集待测物体的高对比度干涉图像序列，其中，所述高对比度干涉图像序列中包括多个白光干涉条纹图像；第一粗定位零光程差位置确定模块，用于基于预设的插值算法在所述干涉图像序列中获取任一像素点的包络曲线，并在所述包络曲线上确定第一粗定位零光程差位置；精定位零光程差位置计算模块，用于在所述第一粗定位零光程差位置周围提取预设个数的数据点，并利用二次包络法对所述数据点进行包络计算，得到精定位零光程差位置；三维表面形貌确定模块，用于基于预设的相移公式对所述精定位零光程差位置进行计算，得到精定位零光程差位置及其周围位置对应的相位，并利用所述相位和预先建立的形貌转换公式确定所述待测物体的三维表面形貌。
[0014]第三方面，本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述白光扫描干涉三维重建方法中的步骤。
[0015]第四方面，本专利技术还提供一种计算机存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述白光扫描干涉三维重建方法中的步骤。
[0016]采用上述实施例的有益效果是：本专利技术通过采集待测物体的高对比度干涉图像序列，基于白光扫描干涉测量中相同表面零级干涉条纹顶峰具有唯一性以及受到噪声影响像素点光强信号错误的特征，通过二次包络方法获取精定位零光程差位置和零光程差位置对应的相位，最后利用相位和预先建立的形貌转换公式确定待测物体的三维表面形貌，使得重建的三维表面形貌噪声较小，提高了重建三维形貌的精确度和鲁棒性。
附图说明
[0017]图1为本专利技术提供的白光扫描干涉三维重建本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种白光扫描干涉三维重建方法，其特征在于，包括：采集待测物体的高对比度干涉图像序列，其中，所述干涉图像序列中包括多个白光干涉条纹图像；基于预设的插值算法在所述干涉图像序列中获取任一像素点的包络曲线，并在所述包络曲线上确定第一粗定位零光程差位置；在所述第一粗定位零光程差位置周围提取预设个数的数据点，并利用二次包络法对所述数据点进行包络计算，得到精定位零光程差位置；基于预设的相移公式对所述精定位零光程差位置进行计算，得到精定位零光程差位置及其周围位置对应的相位，并利用所述相位和预先建立的形貌转换公式确定所述待测物体的三维表面形貌。2.根据权利要求1所述的白光扫描干涉三维重建方法，其特征在于，所述基于预设的插值算法在所述干涉图像序列中获取任一像素点的包络曲线，并在所述包络曲线上确定第一粗定位零光程差位置，包括：根据每一像素点对应的白光干涉信号确定分隔采样点个数；使用非结条件的样条插值算法对每一分隔采样点的局部最大值进行插值，并根据所述分隔采样点个数确定每一像素点的包络曲线；选取包络曲线上像素点最大光强值的序列号作为所述第一粗定位零光程差位置。3.根据权利要求1所述的白光扫描干涉三维重建方法，其特征在于，在包络曲线上确定第一粗定位零光程差位置后，所述方法还包括：判断像素点的第一粗定位零光程差位置是否处于过渡位置；若像素点的第一粗定位零光程差位置处于过渡位置，利用先验条件及上三角矩阵降噪修正所述第一粗定位零光程差位置，得到去噪后的第二粗定位零光程差位置。4.根据权利要求3所述的白光扫描干涉三维重建方法，其特征在于，所述判断像素点的第一粗定位零光程差位置是否处于过渡位置，包括：基于所述第一粗定位零光程差位置确定每一像素点在所述干涉图像序列中所处的频带，并根据所述频带判断像素点的第一粗定位零光程差位置是否处于过渡位置，其中，所述频带包括过渡带和极值带；所述根据所述频带判断像素点的第一粗定位零光程差位置是否处于过渡位置，包括：若所述频带不属于过渡带和极值带的并集，则所述第一粗定位零光程差位置不属于过渡位置，并将所述第一粗定位零光程差位置确定为正确零光程差位置；若所述频带属于过渡带和极值带的并集，则所述第一粗定位零光程差位置属于过渡位置，并将所述第一粗定位零光程差位置为错误零光程差位置。5.根据权利要求4所述的白光扫描干涉三维重建方法，其特征在于，所述利用先验条件及上三角矩阵降噪修正所述第一粗定位零光程差位置，得到去噪后的第二粗定位零光程差位置，包括：若所述第一粗定...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴征宇，谢怡君，祝仁龙，
申请(专利权)人：板石智能科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：
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