[发明专利]基于S变换脊值的加权最小二乘相位展开的方法及系统

权利要求书

1.一种基于S变换脊值的加权最小二乘相位展开的方法，其特征在于，包括以下步骤：

向被测物体投射正弦条纹，采集由于所述被测物体的高度而发生变形的条纹图g(x,y)；

通过基于滤波的S变换轮廓术得出分布在-π到+π的包裹相位图和表示包裹相位质量的S变换脊值，对于变形条纹图中每一行的S变换矩阵为二维矩阵时，所述S变换脊值表示所述变形条纹图中每一行的S变换矩阵的每一列中绝对值最大的值所组成的矩阵；

将所述S变换脊值作为加权最小二乘法相位展开的权重值，并用预条件共轭梯度法将包裹相位展开得出绝对相位；

其中所述S变换脊值作为加权最小二乘法相位展开的权重值具体为：变形条纹图中每一行的S变换矩阵中每一列中绝对值的最大值的作为S变换脊值；

将S变换脊值作为求绝对相位φ(x,y)的相邻相位差和包裹相位的相邻相位差的最小二范数意义上解的权重值；

用预条件共轭梯度法将包裹相位展开具体为：将离散余弦的相位展开的结果作为初值，并沿着一系列共轭方向作迭代，得到目标函数的极小值点，以得到绝对相位。

2.根据权利要求1所述的基于S变换脊值的加权最小二乘相位展开的方法，其特征在于，所述步骤还包括：对获得的变形的条纹图的每一行进行S变换，得到每一行的S变换矩阵，所述S变换定义为：

其中，f为频率；y_k为正整数；g(τ,y_k)表示灰度条纹图的第k行，w(b-τ,f)表示中心位于τ＝b处且标准差为1/f的高斯窗函数。

3.根据权利要求2所述的基于S变换脊值的加权最小二乘相位展开的方法，其特征在于，所述步骤还包括：根据预设的滤波窗函数，对变形条纹图g(x,y)每一行的S变换矩阵进行滤波，得到每一行的基频分量

4.根据权利要求3所述的基于S变换脊值的加权最小二乘相位展开的方法，其特征在于，所述步骤还包括：将条纹图每一行的局部基频分量沿空间b作积分得到每一行的滤波后的傅里叶变换G(f)。

5.根据权利要求4所述的基于S变换脊值的加权最小二乘相位展开的方法，其特征在于，所述步骤还包括：对变形条纹图每一行滤波后的傅里叶变换G(f)做傅里叶逆变换，得到变形条纹图的基频复信号取基频复信号的相位角，得到变形条纹图的包裹相位所述包裹相位表达式为

6.根据权利要求1所述的基于S变换脊值的加权最小二乘相位展开的方法，其特征在于，所述加权最小二乘法相位展开包括求出变形条纹图的绝对相位相邻相位差和包裹相位相邻相位差之间差值平方的最小解，即求得所述变形条纹图的绝对相位。

7.根据权利要求6所述的基于S变换脊值的加权最小二乘相位展开的方法，其特征在于，其还包括，

对于M×N的包裹相位图，所述变形条纹图的绝对相位相邻相位差和包裹相位相邻相位差之间差值平方可表示为：

其中

所述步骤将所述S变换脊值作为加权最小二乘法相位展开的权重值，其可表示为：

其中，q_(x,y)表示为使得和的值在-π到π所加减2π的个数，

w(x,y)为权重值，则求得的绝对相位φ(x,y)使J_w取得最小值。

8.一种基于S变换脊值的加权最小二乘相位展开的系统，其特征在于，包括：

投影仪，所述投影仪用于执行步骤向被测物体投射正弦条纹；

相机，所述相机用于执行步骤采集由于所述被测物体的高度而发生变形的条纹图g(x,y)；

微处理器，所述微处理器用于执行步骤通过基于滤波的S变换轮廓术得出分布在-π到+π的包裹相位图和表示包裹相位质量的S变换脊值；

将所述S变换脊值作为加权最小二乘法相位展开的权重值，并用预条件共轭梯度法将包裹相位展开得出绝对相位；

其中所述S变换脊值作为加权最小二乘法相位展开的权重值具体为：变形条纹图中每一行的S变换矩阵中每一列中绝对值的最大值的作为S变换脊值；

将S变换脊值作为求绝对相位φ(x,y)的相邻相位差和包裹相位的相邻相位差的最小二范数意义上解的权重值；

用预条件共轭梯度法将包裹相位展开具体为：将离散余弦的相位展开的结果作为初值，并沿着一系列共轭方向作迭代，得到目标函数的极小值点，以得到绝对相位。