[发明专利]基于相位级次代价滤波的鲁棒立体相位展开方法

权利要求书

1.一种基于相位级次代价滤波的鲁棒立体相位展开方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：通过两个相机同步采集一组三步相移条纹图和一张散斑图；

步骤2：利用最小二乘法对三步相移条纹图进行计算，获得包裹相位图；

步骤3：采用零均值归一化交叉相关算法对散斑图像进行计算，获得初始匹配代价值；

步骤4：根据包裹相位图与相机和投影仪之间的参数构建关于候选级次的三维匹配代价空间，具体步骤为：

通过系统标定获得相机和投影仪之间的参数；

根据从左相机处获得的包裹相位图φ(x，y)，构建三维的绝对相位空间Φ_l(n，x，y)，具体为：

Φ_l(n，x，y)＝φ(x，y)+2πn，n＝0，1，2，3，...，N-1

根据绝对相位得到投影仪平面上的水平坐标，具体为：

其中，x^P(n，x，y)为投影仪平面上的水平坐标，W为投影仪的横向分辨率；

根据左右两个相机和投影仪之间的参数，得到在右相机平面上的坐标，具体如下式：

其中，F₁(x，y)，F₂(x，y)，F₃(x，y)，F₄(x，y)，F₅(x，y)，F₆(x，y)，F₇(x，y)，F₈(x，y)，C(x，y)，kk₁₃，kk₂₃为左右两个相机和投影仪之间的参数；

构建关于候选级次的三维匹配代价空间Cost_Order(n，x，y)，具体如下式：

Cost_Order(n，x，y)＝Cost(x，y，x^R(n，x，y)，y^R(n，x，y))；

步骤5：采用基于窗口的成本滤波方法对候选级次的三维匹配代价空间进行处理获得最终的匹配代价值；通过胜者为王算法计算相位级次图，获得绝对相位图；

步骤6：通过相位匹配获得视差图，完成绝对三维形貌测量。

2.根据权利要求1所述的基于相位级次代价滤波的鲁棒立体相位展开方法，其特征在于，采集的三步相移条纹图像分别为：

I₁(x，y)＝A(x，y)+B(x，y)cos[Φ(x，y)]

I₂(x，y)＝A(x，y)+B(x，y)cos[Φ(x，y)+2π/3]

I₃(x，y)＝A(x，y)+B(x，y)cos[Φ(x，y)+4π/3]

其中，I₁(x，y)，I₂(x，y)，I₃(x，y)为对应的三步相移条纹图像光强，(x，y)为相机平面的像素坐标，A(x，y)为背景光强，B(x，y)为条纹的调制度，Φ(x，y)为待求相位。

3.根据权利要求1所述的基于相位级次代价滤波的鲁棒立体相位展开方法，其特征在于，通过最小二乘法获得的包裹相位具体为：

式中，I₁(x，y)，I₂(x，y)，I₃(x，y)为三步相移条纹图像光强。

4.根据权利要求1所述的基于相位级次代价滤波的鲁棒立体相位展开方法，其特征在于，步骤3中获得的初始匹配代价值，具体如下式：

其中，和为左右两个相机采集的散斑图像光强，和为对应的局部窗口的光强均值，Cost(x，y，x^R，y^R)为初始匹配代价值，M为滤波的窗口半径。

5.根据权利要求4所述的基于相位级次代价滤波的鲁棒立体相位展开方法，其特征在于，步骤5中获得的最终的匹配代价值具体如下式：

其中，ω(i，j，x，y)为滤波的权重值。