一种基于背景校正的2+1相移算法

由于投影仪与相机普遍存在的伽马非线性效应,变形条纹图直流项与背景图光强分布并不相等,会引入测量误差.本文在传统2+1相移算法中引入背景校正,以所捕获的背景图光强分布为模板,采用最小二乘原理逼近变形条纹图的直流项,能有效提高测量精度.所提2+1相移算法中两帧相移正弦光栅的相移量不再固定为π/2,可任意,算法更灵活.实验结果验证了该算法的有效性和实用性.     

一种新型双色2+1三维实时测量方法

传统2+1三维实时测量方法需要投影两帧相移光栅加一帧背景光图像,提出了一种新型双色2+1三维实时测量方法,该方法仅需两帧双色光栅.事先编码两帧双色光栅,红色通道分别为相移量相差π的正弦条纹,蓝色通道为与正弦条纹直流分量等值的背景光,由此可以标定出彩色CMOS相机红蓝通道灵敏度之比.测量时按照上述方法编码两帧相移量差π/...     

一种基于希尔伯特变换实施相移的相位解调算法

相移法因其精度高、运算简单,所以被广泛应用于形貌检测中的相位解调。该方法的弱点是:不仅要采集多幅相移图像,而且不能克服相移器的移相误差。将小波分析与希尔伯特变换结合起来,采用小波分析去除直流背景成分,利用希尔伯特变换方法实现90°相移;利用相移法解调形貌相位,由于是采用软件来实现相移的,因此只需采集一幅变形栅线图。对该方法与传统相移技术进行了模拟比较实验,结果表明,该方法具有较高的精度。     

一种变频相移干涉测量的相位提取算法

相位提取的精度直接影响相移干涉测量的精度。在变频相移干涉测量中,相移量由干涉腔长和波长变化量决定,必须对测试系统进行相位标定,但常因相位标定不精确而引入相移误差,影响相位提取的精度。运用一种基于迭代的相位求解算法,该算法无需对测试系统进行相位标定,可以在被测相位和相移量均未知的情况下,通过交替迭代法求解出被测相位。通过仿真比较了传统四步相移和基于迭代的相位求解算法的相位提取精度,结果表明,基于迭代的相位求解算法的相位提取精度优于传统四步相移算法的精度。     

一种两步相移相位解算方法

提出一种将傅里叶与相移法结合的三维物体快速测量方法.通过时域提取精确的均值包络与频域滤波结合的方法预处理条纹,结合基于相位半角的两步相移,只需要两幅相移条纹图,即可得到精确的相位信息.通过仿真和实验将本文方法与现有方法进行了分析对比,实验结果证明,本文方法可以获得优于现有两步相移方法的准确度,一般测量环境下的均方根误差在3×10~(-3) rad以内.本文提出的方法对噪声和表面突变不敏感,具有鲁棒性好、运算速度快、准确度高等优点,在三维快速测量领域有较高的应用价值.     

相移相位测量的全息再现算法及测量误差分析

用全息原理和方法研究相移相位测量,得到了N步整周期相移再现物光波复振幅同步叠加函数(N步相移函数),同时提出一种新的相移相位测量误差分析和最大误差估计方法。N步相移干涉图是以理想平行光为参考光的无衍射同轴全息图,将其与对应的相移参考光相乘后求和得到N步相移函数;在理想情况下,这是一种复振幅分离、测量和物光波复振幅函数同步叠加方法,存在误差时计算出的相位是最小二乘方法的最佳期望结果。利用N步相移函数得到的N 1步相移函数,说明非理想N步相移函数是理想N步相移函数与误差函数之和,可以把相位型误差转化为与振幅和强度相对误差同等的误差来对待,降低了相位测量中误差估计的难度,给出了N步相移算法最大误差的估计方法和公式。     

相位测量轮廓术中时空结合的三频相位展开

提出了一种时空结合的三频时间相位展开方法,提高了三频时间相位展开方法的抑噪能力和相位展开的可靠度。在所提方法中,用灵敏度大于1的条纹代替传统三频时间相位展开法中灵敏度为1的条纹。通过计算这些条纹的截断相位,对其进行空间相位展开,并利用这些展开相位来指导其他两帧高灵敏度截断相位图的展开。与传统三频时间相位展开方法相比,在最高灵敏度条纹空间频率相同的情况下,所提方法缩小了三套条纹之间的频率倍数差,进而减小了噪声对相位展开的影响,提高了三频时间相位展开的可靠度和精度。     

基于离散泊松方程解的相位展开方法

提出了基于离散泊松方程解的相位展开方法，针对被测件表面疵病(阴影、断裂、孔洞、噪声等)奇异点所产生的相位跳变和截断，建立了相位展开算法模型；引入离散余弦变换求解具有诺埃曼边界条件的离散泊松方程，得到最小二乘意义下的展开相位解。经实验证明，该方法能够消除干涉图奇异点相位跳变，消除传统相位展开法所产生的“跳序”和“拉线”现象，恢复真实相位。     

面向物体表面测量的四步相移光解码技术研究

精确高效的相位解码在非接触光学测量中有着重要的作用, 在总结传统算法的基础上,提出一种新的相移光解码算法.该算法是以四步相移为基础,对初始的包裹相位图使用残差检测理论,检测、提取、标志出残差点,然后使用一种新的相位质量图指导剩余残差点的检测,为了使质量图中残差点的检测达到最优,对质量图进行低通滤波、锐化残差编码点,尽量使残差点能完全检测出来,并进行残差平衡处理,最终选取一个种子点使用洪水算法实现整张编码图的解码.实验结果显示该相移光解码算法能自动避开不连续区域,得到较高质量的编码结果.     

一种改进型Stoilov算法相位测量轮廓术

提出了一种采用主动控制相移量的改进型Stoilov算法,按主动设定的相移量事先设计好五幅完全等相移正弦光栅图,由计算机编程控制数字投影仪依次投影该五幅光栅至待测物体表面,并对应采集五帧变形条纹,用所设定的相移量直接替代Stoilov算法中由变形条纹图解算的相移量,提高了相位提取和三维重构准确度.实验结果表明,平均绝对误差优于0.07,均方差优于0.07.     

时间维相位重建的改进算法

提出了一种时间维-相位重建的改进算法:利用折叠位相图进行时间相位展开以提高算法效率;推导并调整了基于时间相位展开算法初始条件从而减少所需的二维编码条纹图,增加了算法的实时性.从而可以更加有效地解决深度表面不连续和存在隔离物表面拓扑结构的景物相位重建问题.实验结果证明了本文所提出算法的可行性及有效性.     

移相干涉术中有分割遮拦干涉图的相位展开

在质量图导引路径积分法的基础上,提出了一种适用于移相干涉术中有分割遮拦干涉图的相位展开方法,可以有效地解决不同有效区域之间相位展开结果不连续的问题.首先,采用图像修复方法,根据有效区域中包裹相位的纹理特征对遮拦区域进行填充,使被遮拦分割的各个有效区域连通,相位展开路径可以通过各个有效区域.在此基础上,提出了一种新的质量图,导引相位展开沿着相位变化最小的路径穿过各个有效区域之间的填充区域,以保证不同有效区域中属于同一干涉级次的包裹相位主值加减2π的倍数相同.研究结果表明,这种方法能有效地防止相位展开结果中2π整数倍的全局误差,使不同有效区域相位展开结果连续.     

调制度分析在等步长相移法相位展开中的应用

推导了两种常用等步长相移算法的调制度表达式,提出一种新的调制度分析方法。该方法用于等步长相移法中基于加权最小二乘法的相位展开,能够充分利用调制度信息,构造二值和小数权重,从而增强相位展开过程对多种干扰因素的免疫力。实验结果说明了该方法的有效性和实用性。最后比较了二值权重和小数权重在加权最小二乘法的相位展开中的性能表现。     

运用泽尼特多项式的相位去包裹算法

提出了一种新的相位去包裹算法，主要针对光学光滑表面以及由于少数低调制度点、散斑点、噪声或灰尘（以下简称误差点）引起的去包裹失败的情形。该算法运用泽尼特（Ｚｅｒｎｉｋｅ）多项式对误差点区域进行拟合，通过一定阈值的设置，将误差点清除并予以拟合，具有计算快速的特点。     

基于快速傅里叶变换的实时相移校正算法

在相移测量剖面术（ＰＭＰ）中,提出了一种基于快速傅里叶变换的相移校正算法,利用最初多采的一幅条纹图的信息和傅里叶变换调制度模板,快速地计算出当前的相移值。采用该算法,能实时准确地控制投影光栅的移动,大大提高了测量系统的工和自动化程度,具有极大的实用价值。     

基于模拟退火的相位展开方法

二维相位展开技术被广泛应用于光学精密测量、自适应光学、合成孔径雷达、图像处理等领域中。提出了一种基于模拟退火的相位展开方法。此方法对主值相位图采用局部平面近似，用模拟退火算法求出最优化平面参量，从而得到去除噪声和2π相位跳变的真实相位图。计算机模拟和实验结果均证明，此方法能有效地去除相位图中的噪声，实现带噪声的主值相位图的相位展开，可靠地重建被测物体的表面形貌。详细介绍了这一方法的原理及实验结果。     

基于图切割的相位展开

剪切散斑干涉术中,普遍采取相移法提取相位,只可得到被包裹的相位信息,进一步量化计算之前,必须展开相位,但是大量的散斑噪音使相位展开变得非常困难.本文提出基于图切割理论的相位展开算法,将相位展开等价于整数的最优估计问题,通过最小化能量函数展开相位,无需对散斑包裹相位图进行滤波,就可以从包含大量散斑噪音的包裹相位图中准确地提取出真实相位,极大程度地保留了相位包裹图中的细节信息.对于同一幅模拟的散斑包裹相位图,传统的质量导向枝切法和最小二乘法的均方根误差分别为11.707 6和4.977 5,新算法的均方根误差则为0.945 9,数值模拟与实验结果均验证了新算法优良的抗噪性能.     

基于图切割的相位展开

剪切散斑干涉术中,普遍采取相移法提取相位,只可得到被包裹的相位信息,进一步量化计算之前,必须展开相位,但是大量的散斑噪音使相位展开变得非常困难.本文提出基于图切割理论的相位展开算法,将相位展开等价于整数的最优估计问题,通过最小化能量函数展开相位,无需对散斑包裹相位图进行滤波,就可以从包含大量散斑噪音的包裹相位图中准确地提取出真实相位,极大程度地保留了相位包裹图中的细节信息.对于同一幅模拟的散斑包裹相位图,传统的质量导向枝切法和最小二乘法的均方根误差分别为11.7076和4.9775,新算法的均方根误差则为0.9459,数值模拟与实验结果均验证了新算法优良的抗噪性能.     

An Effective Phase Unwrapping Algorithmfor Phase-stepping Interferometry

1.IntroductionInrecentyears,manyinterestshavebeenconcentratedontheproblemofphaseunwrappingforthefringepatternanalysis.Thewrappedphaseisintheformofthetangentfunctioninthecomputer.Thecalculatedphasevaluesarewrappedinto--rsto rs,whilethepracticalphasevaluesarereconstructedafterphaseunwrapping.Ifthecasesof'noise,steepwavefront,lowmodulation,andspeckleexistinthefringepatterns,thephaseunWrappingprocesswillfailthroughtheconventionalphaseunwrappingalgo-rithm[1'2].Asaresult,manystripswillbegeneratedin…     

一种相对距离导向的相位展开算法

提出了一种相对距离导向的相位展开算法,根据相邻像素相位数据的特点,在复数平面上定义一个像素间的相对距离,构成相对距离树,用来标识相位展开路径的可靠性,由距离树导向进行相位展开.给出了距离树的物理意义和算法设计,以相位测量轮廓术为例给出了新算法的应用实例.实验结果表明,算法是合理的和有效的.相位展开的路径总是沿着具有最小距离值的路径到较高距离值的路径方向进行,所以在最坏的情况下误差也被限制在局部最小区域.