[发明专利]一种基于数字图像衍射的物体变形量获取方法

权利要求书

1.一种基于数字图像衍射的物体变形量获取方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)在物体变形前后的两个图像中分别随机选取物体的相同部分的区域作为分析区域；

(2)分别对两个分析区域的像素点的灰度值进行快速傅里叶变换以分别得到表示物体变形前的第一变换结果及表示物体变形后的第二变换结果，进而得到关于变形前图像对应的所述分析区域内像素点的灰度值、变形造成的位移量及角度变量的换算结果函数；

(3)分别计算所述角度变量取第一预定值、第二预定值、第三预定值及第四预定值时的第一函数、第二函数、第三函数及第四函数，并对所述第一函数、所述第二函数、所述第三函数及所述第四函数进行数学处理以抵消共轭相乘所引起的系数而得到第五函数；

(4)以所述第五函数对应的条纹图像为中心，通过在所述条纹图像周围以加零的方式将所述条纹图像扩大k倍，以得到第六函数；

(5)对所述第六函数进行傅里叶变换以得到包含变形产生的位移量的脉冲函数，计算获得所述脉冲函数的最高脉冲点的坐标，进而得到物体变形产生的变形量；

所述第五函数的表达式为：

其中，I₁、I₂、I₃以及I₄分别为所述第一函数、所述第二函数、所述第三函数以及所述第四函数；(u，v)分别是傅里叶变换后的坐标；分析区域的x方向及y方向的像素数量均为M；dx和dy分别为变形造成的在x方向及y方向的位移量；π等于180°；

所述第六函数的表达式为：

式中，区域D₀的范围为D₀＝{(u,v)|u∈(S,S+M-1),v∈(S,S+M-1)}，即为选取的分析区域；区域D₁为扩大后的区域，其范围为点(S,S)为区域D₀在区域D₁中的起始位置坐标，当M为偶数时，当M为奇数时，k为所述第五函数对应图像扩大的倍数，且k为大于1的偶数；

所述第一函数、所述第二函数、所述第三函数以及所述第四函数分别对应为I₁、I₂、I₃以及I₄，表达式分别为：

式中，F₀(u,v)为所述第一变换结果；*表示其为所示函数的转置。

2.如权利要求1所述的基于数字图像衍射的物体变形量获取方法，其特征在于：步骤(1)中还包括采用相机在同一位置拍摄所述物体变形前后的图像，两个图像均分别包括所述物体的至少一个相同部分的步骤。

3.如权利要求1所述的基于数字图像衍射的物体变形量获取方法，其特征在于：步骤(2)中，将所述第二变换结果乘以一个角度变量得到第三变换结果，将所述第一变换结果与所述第三变换结果相加以得到换算结果，所述换算结果为矩阵，对该矩阵进行共轭相乘处理以得到关于变形前图像对应的分析区域内像素点的灰度值、变形造成的位移量及所述角度变量的换算结果函数。

4.如权利要求3所述的基于数字图像衍射的物体变形量获取方法，其特征在于：所述第三变换结果采用以下公式表示：

式中，F₀(u,v)为所述第一变换结果；F₁(u,v)为所述第二变换结果；(x，y)为由图像平面位移和像素点的灰度值组成的时空区域内的坐标；(u，v)是傅里叶变换后的坐标；j为虚数单位；为需要增加的位移变量；e为自然对数。