[发明专利]一种基于双参考平面的快速大范围相位解包裹方法

权利要求书

1.一种基于双参考平面的快速大范围相位解包裹方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

步骤(1)确定需要测量的空间范围，按照先后顺序利用相位轮廓术分别获得最近参考平面和最远参考平面的包裹相位，利用时间解包裹方法解得最近和最远两个参考平面的绝对相位图，分别是Φ^F和Φ^B；同时处理最远参考平面的条纹投影图得到关于最远参考平面的调制投影图I^B；

步骤(2)保留最远参考平面在相机视野中，待测物体处在测量范围内的任意位置，投影仪投影出N张不同相移的条纹图案，其中N≥3，相机记录条纹图案经过物体表面调制后的最终图像I₁,I₂,...,I_N；利用物体图像序列I_n计算物体的包裹相位图φ^O和调制投影图I^O，其中0n≤N；

步骤(3)利用最远参考平面的绝对相位图Φ^B解开物体的包裹相位φ^O，得到物体的候选绝对相位图

步骤(4)利用Sobel算子分别对绝对相位图和调制投影图I^O进行边缘检测，前者二值化边缘图减去后者二值化边缘图，统计得到结果中大于0的像素个数；如果统计的像素数目大于设定阈值T，则将上述的解包裹方案归类为解包裹失败，否则，归类为解包裹歧义；

步骤(5)对于解包裹失败类，通过生成虚拟的自适应参考平面相位为其提供解相位参考，虚拟的自适应参考平面是通过利用Φ^F和Φ^B自适应生成，统计二值化边缘像素值大于0的数目，直到数目低于阈值T为止，从而将解包裹相位图转换到解包裹歧义类；

步骤(6)对于解包裹歧义类，根据物体在最远参考平面上形成的阴影长度，确定物体与最远参考平面之间的距离，决定在候选绝对相位图的基础上增加常数m×2π，实现绝对相位图修正，得到真实的绝对相位图Φ^O；其中，m为整数。

2.根据权利要求1所述的一种基于双参考平面的快速大范围相位解包裹方法，其特征在于：

所述步骤(1)计算最远参考平面的条纹投影图，得到关于最远参考平面的调制投影图I^B，具体公式如下：

式中，N(N≥3)表示拍摄图片的总数目。

3.根据权利要求1所述的一种基于双参考平面的快速大范围相位解包裹方法，其特征在于：

所述步骤(2)，利用物体图像序列I_n计算物体的包裹相位图φ^O和调制投影图I^O具体如下：

4.根据权利要求1所述的一种基于双参考平面的快速大范围相位解包裹方法，其特征在于：

所述步骤(3)，利用最远参考平面的绝对相位图Φ^B作为相位参考，解开物体的包裹相位φ^O，获得包裹相位图的条纹次序k(x,y)，结合条纹次序分布情况和包裹相位图，计算物体的候选绝对相位图

式中，floor(·)是向下取整函数；

5.根据权利要求1所述的一种基于双参考平面的快速大范围相位解包裹方法，其特征在于：

所述步骤(5)，对于解包裹失败类，通过生成虚拟的自适应参考平面相位为其提供解相位参考，自适应参考平面的生成方式：

Φ^A＝s×Φ^F+(1-s)×Φ^B,s∈[0,1]

统计二值化边缘像素值大于0的数目，如果数目低于阈值T，则将解包裹相位图转换到解包裹歧义类，否则继续调整参考平面，直到统计的有效像素数目低于阈值T。