[发明专利]一种基于数字图像衍射的物体变形量快速获取方法

权利要求书

1.一种基于数字图像衍射的物体变形量快速获取方法，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)对所述第五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，并计算获得所述脉冲函数的最高脉冲点的位置坐标，进而得到物体变形产生的整像素位移量；

(5)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；

(6)对所述第六函数进行傅里叶变换，使得变换后的频谱域扩大k倍；接着，以步骤四得到的整像素位点在扩大后的频谱域中的坐标点为中心来计算周围(k+1)×(k+1)范围内的频谱值；

(7)获取步骤(6)中频谱值组成的频谱矩阵中最大值对应的行列坐标，并计算该行列坐标与所述频谱矩阵的中心的差值，进而得到第一级亚像素精度的物体变形量。

2.如权利要求1所述的基于数字图像衍射的物体变形量快速获取方法，其特征在于：步骤(7)之后还包括以下步骤：

(8)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k²倍，以得到第七函数，其中k为大于1的偶数；

(9)对所述第七函数进行傅里叶变换，使得变换后的频谱域扩大k²倍；接着，以步骤七中得到亚像素位移点在扩大后的频谱域中的坐标点为中心来计算周围(k+1)×(k+1)范围内的频谱值；

(10)获取步骤九中的频谱值组成的频谱矩阵中最大值对应的行列坐标，并计算该行列坐标与该频谱矩阵的中心的差值以得到第二级亚像素精度的位移量。

3.如权利要求1所述的基于数字图像衍射的物体变形量快速获取方法，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。

4.如权利要求1所述的基于数字图像衍射的物体变形量快速获取方法，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。

5.如权利要求4所述的基于数字图像衍射的物体变形量快速获取方法，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；分析区域的x方向及y方向的像素数量均为M；dx和dy分别是由于变形造成像素点在x方向及y方向的位移。