[发明专利]一种基于光场子孔径条纹图像的三维重建方法及装置

权利要求书

1.一种基于光场子孔径条纹图像的三维重建方法，其特征在于，包括：

将特定频率的正弦条纹投影至待测物体表面，通过光场相机拍摄变形的条纹图像；

对所述条纹图像进行基于频率域的数字对焦处理，得到对焦在不同平面深度的条纹图像；

通过Laplace算子和条纹图像各像素点的灰度值进行卷积得到梯度矩阵，将各像素点梯度的平方和作为评价函数，得到不同理想对焦面的清晰条纹图像；

通过相移轮廓术对清晰条纹图像进行条纹分析，得到包裹相位；

基于多频率投影条纹的时间相位展开，对包裹相位进行相位展开，得到绝对相位；

将绝对相位与定标参数结合得到三维形貌数据以进行三维重建。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将特定频率的正弦条纹投影至待测物体表面，通过光场相机拍摄变形的条纹图像还包括：

将特定频率的正弦条纹分别投影至参考平面和待测物体表面；

其中，参考条纹的表达式为：

变形条纹的表达式为：

其中，f₀表示基频成分的空间频率，b_k是第k阶谐波分量的幅度，表示初始相位，x表示像素点横向坐标,m表示条纹阶数，位相调制。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述条纹图像进行基于频率域的数字对焦处理，得到对焦在不同平面深度的条纹图像具体为：

将探测器上含有四维信息的光场图像进行傅里叶变换；

根据傅里叶切片定理进行切片采样；

对切片采样频率进行傅里叶反变换，得到光场在某一焦深处的切片投影图像信息。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述评价函数为：

其中，梯度矩阵为F表示评价函数，(x,y)表示像素点位置，f(x,y)表示对应像素点的灰度值，L表示算子模板。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于多频率投影条纹的时间相位展开，对包裹相位进行相位展开，得到绝对相位包括：

根据如下公式计算物面高度：

其中，表示调制相位，D_A、D_B表示中间变量，unwrap()表示相位展开操作,arctan()定义的是四象限反正切函数，d₀表示照相机到投影仪出瞳的距离，l₀表示参考平面到照相机的距离，f₀表示基频成分的空间频率，h(x)表示物面高度。

6.一种基于光场子孔径条纹图像的三维重建装置，其特征在于，包括：

投影模块，用于将特定频率的正弦条纹投影至待测物体表面，通过光场相机拍摄变形的条纹图像；

对焦模块，用于对所述条纹图像进行基于频率域的数字对焦处理，得到对焦在不同平面深度的条纹图像；

卷积模块，用于通过Laplace算子和条纹图像各像素点的灰度值进行卷积得到梯度矩阵，将各像素点梯度的平方和作为评价函数，得到不同理想对焦面的清晰条纹图像；

分析模块，用于通过相移轮廓术对清晰条纹图像进行条纹分析，得到包裹相位；

展开模块，用于基于多频率投影条纹的时间相位展开，对包裹相位进行相位展开，得到绝对相位；

重建模块，用于将绝对相位与定标参数结合得到三维形貌数据以进行三维重建。