【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光学测量，具体为一种基于参考相位的数论法相位展开方法。
技术介绍
1、时间相位展开技术(temporal phase unwrapping)作为条纹投影轮廓术中的一种重要的相位解包裹技术，可用于分析不连续物体的相位，噪声也不会随着相位展开从一个区域扩散到其他区域从而破坏了整个相位展开过程。其中，数论法相位展开利用两组波长互质的包裹相位编码相位的周期级次，并通过查找表技术来实现高效的相位展开。但是为了相位展开的全局无歧义性，数论法中两组条纹的波长应满足两个波长的最小公倍数大于投影仪图像的宽度，这限制了高频条纹的频率，使数论法难以实现高精度的测量。为了克服这一限制，有很多人提出了基于深度约束的数论法，通过投影仪及相机的标定参数把对测量范围的深度约束转化为对查找范围的约束，放宽了对频率的限制。但因为mems投影仪具有难以标定的特性，这些方法难以直接运用到基于mems投影仪的条纹投影三维测量系统中。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提出了一种基于参考相位的数论法相位展开方法。
2、实现本专利技术目的的技术方案为：一种基于参考相位的数论法相位展开方法，包括如下步骤：
3、步骤一：使用mems投影仪投影两组波长互质的相移条纹图案，双目相机同步采集条纹图像，利用相移算法提取左右相机的双频包裹相位；
4、步骤二：获取特定距离下的参考相位，将参考相位引入到数论法中，确定深度约束限制数论法中对高频条纹相位周期级次的查找范围，并利用高频条纹相位周期
5、步骤三：利用双目相机的标定参数对左右相机绝对相位进行立体校正，对左右相机绝对相位进行相位匹配得到二维视差图，实现三维形貌测量。
6、优选地，获取特定距离下的参考相位的具体方法为：
7、使用投影仪投影一组多频相移条纹图案到特定距离的平面，其中最高频条纹的波长与步骤一中投影的两组条纹中的高频条纹保持一致，双目相机同步采集条纹图像；
8、利用相移法得到每个频率下的包裹相位；
9、利用多频法得到最高频条纹图的绝对相位，该绝对相位就是该距离下的参考相位。
10、优选地，约束限制数论法中对高频条纹相位周期级次的查找范围具体为：
11、
12、其中，kh(x,y)代表高频条纹图的相位周期级次，和分别为zmin和zmax距离下的参考相位对应的相位周期级次，zmin和zmax分别代表被测范围的最近与最远距离。
13、优选地，将参考相位引入到数论法中，确定深度约束限制数论法中对高频条纹相位周期级次的查找范围的具体方法为：
14、投影仪投影波长为λh的高频相移条纹到被测物体上时，左相机平面上有：
15、
16、其中，和分别为zmin和zmax距离处的参考相位，φh(x,y)代表波长为λh的条纹图的绝对相位；
17、确定绝对相位φh(x,y)与对应的包裹相位φh(x,y)存在如下关系：
18、φh(x,y)＝φh(x,y)+2πkh(x,y)
19、其中，kh(x,y)为高频条纹图的相位周期级次，
20、将不等式写为：
21、
22、其中，floor()为向下取整函数，因为0≤φhh(x,y)＜2π，所以代入上式得到深度约束对相位周期级次查找范围的限制：
23、
24、其中，和分别为zmin和zmax距离下波长为λh的参考相位对应的相位周期级次。
25、优选地，利用高频条纹相位周期级次的查找范围实现高频包裹相位的相位展开的具体方法为：
26、在[0,nh]范围内查找既满足又使得下式成立的高频条纹图的相位周期级次：
27、
28、其中，φl(x,y)为低频条纹的包裹相位，φh(x,y)为高频条纹的包裹相位；round()为取整函数；nl代表低频条纹在lcm(λh,λl)范围内的条纹周期数，nl＝lcm(λh,λl)/λl，nh代表高频条纹在lcm(λh,λl)范围内的条纹周期，nh＝lcm(λh,λl)/λh，λh与λl分别代表高频条纹与低频条纹的波长；kl(x,y)为低频条纹图的相位周期级次，kh(x,y)为高频条纹图的相位周期级次；
29、利用找到的相位周期级次正确展开高频条纹的包裹相位：
30、
31、本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：本专利技术将参考相位引入到传统数论法中，通过深度约束限制数论法中对高频条纹相位周期级次的查找范围，实现高频包裹相位的相位展开，提升了数论法的精度和抗噪性。
32、下面结合附图对本专利技术做进一步详细的描述。
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1.一种基于参考相位的数论法相位展开方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于参考相位的数论法相位展开方法，其特征在于，获取特定距离下的参考相位的具体方法为：
3.根据权利要求1所述的基于参考相位的数论法相位展开方法，其特征在于，约束限制数论法中对高频条纹相位周期级次的查找范围具体为：
4.根据权利要求1所述的基于参考相位的数论法相位展开方法，其特征在于，将参考相位引入到数论法中，确定深度约束限制数论法中对高频条纹相位周期级次的查找范围的具体方法为：
5.根据权利要求1所述的基于参考相位的数论法相位展开方法，其特征在于，利用高频条纹相位周期级次的查找范围实现高频包裹相位的相位展开的具体方法为：
【技术特征摘要】
1.一种基于参考相位的数论法相位展开方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于参考相位的数论法相位展开方法，其特征在于，获取特定距离下的参考相位的具体方法为：
3.根据权利要求1所述的基于参考相位的数论法相位展开方法，其特征在于，约束限制数论法中对高频条纹相位周期级次的查找范围具体为：
【专利技术属性】
技术研发人员：冯世杰，尹龙，尹维，左超，陈钱，胡岩，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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