[发明专利]一种基于相位信息导向的立体相位展开方法

权利要求书

1.一种基于相位信息导向的立体相位展开方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：通过双目相机采集一组三步相移条纹图；

步骤2：通过最小二乘法计算三步相移条纹图像获得包裹相位图；

步骤3：根据包裹相位图与双目相机和投影仪之间的标定参数构建关于候选级次的三维匹配代价空间，，具体步骤为：

根据从左相机处获得的包裹相位图φ^l(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^l(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；

通过系统标定获得相机和投影仪之间的参数，结合投影仪平面上的水平坐标x^P(n,x,y)得到在右相机平面上的坐标(x^R(n,x,y),y^R(n,x,y))；

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4：通过ZNCC计算包裹相位图获得初始匹配代价值，具体如下式：

其中，φ^l(x,y)和φ^r(x^R,y^R)为左右两个相机获得的包裹相位图，和为对应的局部窗口的包裹相位均值，Cost(x,y,x^R,y^R)为初始匹配代价值，M为局部窗口的窗口半径；

步骤5：通过基于窗口的双边成本滤波方法获得最终的匹配代价值，通过WTA计算出相位级次图从而获得绝对相位图，实现立体相位展开，获得的最终的匹配代价值具体如下式：

式中，

Δφ(i,j,x,y)＝|φ(x,y)-φ(x+i,y+j)|

其中，ω(i,j,x,y)，ω₁(i,j,x,y)，ω₂(i,j,x,y)为滤波的权重值，Δφ(i,j,x,y)为相位的差异值，M为滤波的窗口半径，σ₁和σ₂为权重的参数阈值。

2.根据权利要求1所述的基于相位信息导向的立体相位展开方法，其特征在于，步骤1中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所述的基于相位信息导向的立体相位展开方法，其特征在于，步骤2中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所述的基于相位信息导向的立体相位展开方法，其特征在于，通过WTA计算得到的相位级次图具体如下式：

式中，为最终的匹配代价值。

5.根据权利要求4所述的基于相位信息导向的立体相位展开方法，其特征在于，获得的绝对相位图为：

Φ(x,y)＝φ(x,y)+2πk(x,y)

式中，φ(x,y)为包裹相位。