相移阴影莫尔轮廓术的相位去包裹处理新技术

文章将相移方法引入传统的阴影莫尔轮廓术中，通过三步相移法得到三维物体的相位分布图。并将原来提出的变精度二次测量相位去包裹方法引伸为更一般、更实用的方法。首次利用改变光源位置实现变精度测量。

相位去包裹技术进展

散斑干涉、全息等光学测量技术的广泛应用,推动了相位去包裹研究的快速发展,迄今为止已提出了多种相位去包裹算法。文中对去包裹算法的研究进行了综述,简要叙述了各种算法的基本思想和方法步骤,并对它们进行了分析比较。

干涉图处理中的相位去包裹技术

介绍了相位去包裹的相关技术和算法。文中将去包裹算法分成两大类 :路径跟踪算法和与路径无关算法。同时介绍了这两大类算法的数学模型。

一种新的区域增长相位去包裹算法

相位去包裹是分析光学干涉系统相位图的一个关键环节,受各种噪声或欠采样的影响,传统的去包裹算法不能很好地恢复真实相位,误差会沿去包裹方向扩散,在真实相位图上形成“拉线”现象。提出了一种新的在品质图导引下基于路径预测的区域增长去包裹算法,该算法具有较强的抗噪声性能,即使存在少量欠采样点时仍能较好地去包裹。将其应用于三维面形测量中,可以有效地解决由于噪声、欠采样、低信噪比和低调制度等原因造成的相位畸变对正常去包裹的影响。文中给出了具体算法,并对人体石膏像模型进行了去包裹,结果验证了该方法的有效性和可行性。

基于傅里叶变换的确定性相位去包裹算法的应用研究

针对强相位跳变,特别是噪声存在时的相位去包裹问题,介绍了一种基于傅里叶变换的确定性相位去包裹算法,并从数学上对该算法进行了详细推导。理论推导和具体的应用实例表明,该算法突破了现有算法的一些局限性,是一种与路径无关、去噪的快速、高精度相位去包裹方法。

相位去包裹误差校正算法

实际干涉计量中各种干扰因素的存在,使得包裹相位图中可能存在噪声、低调制点或散斑等误差点。在用逐行逐列扫描法进行去包裹时,当碰到这些误差点时,误差就会沿着去包裹方向扩散,在去包裹相位图上形成“拉线”现象。针对去包裹误差扩散的原因,结合对相位图的预处理,提出了简单有效的相位去包裹误差校正算法,用这种方法去包裹时并不用避开误差点,而是在去包裹后进行误差校正,可以有效地解决去包裹误差扩散问题,消除“拉线”现象。计算机仿真和实验结果证明了该算法可以快速、准确地进行去包裹操作。

基于泽尼克多项式的相位去包裹算法

研究了泽尼克(Zernike)多项式用于波面数据拟合和相位去包裹方法,针对光滑表面以及由于少数低调制度点、散斑点、噪声等引起的相位去包裹不连续情形,采用Zernike多项式对误差点区域进行拟合,通过阈值的设置,将误差点清除并予以拟合.该方法具有计算快速的特点.

数字光学轮廓仪中相位去包裹算法研究

相位扫描干涉度量术的广泛应用推动了去包裹算法的发展。在多种算法中，用于数字光学轮廓仪的相位去包裹算法必须具有较高的普遍适用性，而且必须兼顾健壮性与效率。本文对传统算法和最小二乘算法这两种典型去包裹算法进行了比较研究，并在自行研制的数字光学轮廓仪上进行了验证。

改进的阶梯相位去包裹算法研究

为减少投影条纹数量,提高测量速度,提出了一种改进的阶梯相位去包裹算法。算法采用彩色条纹投影测量物体三维形貌,将正弦和阶梯相位条纹分别输入彩色图像的红色和蓝色通道构成彩色条纹,由DLP投影仪将四步相移彩色条纹投影到待测物体上,由彩色CCD相机采集。利用颜色分离技术得到2组四步相移条纹图,其中一组为4幅正弦条纹,由四步相移法求得正弦条纹包裹相位,另一组4幅阶梯相位编码条纹图,由与正弦条纹周期一致的阶梯相位构成,经阶梯相位解码确定条纹级次,利用自校正算法去除条纹级次噪点后,实现相位去包裹。进行了实际测量,结果表明,本方法测量精度与采用四步相移法相当,但只需4幅条纹图,有效减少了投影和采集的条纹数量,提高了测量速度。

级数相位去包裹方法

提出了一个简单的相位去包裹方法条纹的级数相位去包裹算法 ,将其用来恢复物体的真实相位。与传统的条纹相位去包裹方法相比较 ,该方法能够消除光载频、物体边缘、阴影和盲点的影响。

无相位去包裹的微分法三维形貌测量

提出了一种无需相位去包裹的微分算法,应用于投影栅三维形貌测量。首先由计算机设计并生成4幅四步相移正弦条纹图,利用DLP投影仪将其投影到待测物体上;然后由CCD相机采集受待测物体面型调制的变形光栅条纹图。再利用4幅四步相移变形条纹图,经数值运算求得沿水平和垂直方向上待测物体相位的偏导数,而相位偏导数的积分过程相当于求解泊松方程,于是利用离散余弦变换(DCT)求解泊松方程就可得到待测物体三维形貌对应的相位数据,从而重构待测物体的三维形貌。测量结果表明,相位解调的标准差小于0.0317rad,验证了本文方法的有效性。

基于可靠性的相位去包裹算法

提出了一种新的基于可靠性的相位去包裹算法。采用了队列算法及去包裹可靠性的判别标准。与传统方法相比,能够自动避开噪声区域,解决了相位去包裹中的阴影遮挡以及空洞等问题,克服了传统去包裹方法中的误差传播效应,能准确快速地对全场进行相位去包裹。设计了一套基于此算法的三维形面测量系统。

一种改进的两步时域相位去包裹算法

针对时域相位去包裹方法在三维形貌测量时存在采集图像幅数多、数据量大和处理时间长等问题,提出了一种改进的两步时域相位去包裹算法。首先,增加中间灵敏度投影条纹,将不同灵敏度光栅条纹投射到待测物体表面,由CCD相机采集;再通过不同灵敏度级联,得到最终灵敏度系数G值较大的去包裹相位数据。推导了两步时域相位去包裹算法的初始相位条件。并进行了实际测量。结果表明,本文方法可实现高灵敏度三维形貌测量,测量结果精度更高。

基于调制度分析与二阶导数导向的综合相位去包裹算法

在相位去包裹算法中,以调制度为参数的质量导向算法能够较好地抑制阴影、陡峭变化区域错误的传播;而以包裹相位二阶导数模值为参数的导向算法能引导去包裹沿连续性最高的方向进行。综合这两种参数导向算法的特点,提出了基于调制度分析与包裹相位二阶导数导向的综合去包裹算法。该算法首先找到一个最优门限,并根据该门限将调制度质量图分为"好"与"差"两种区域,然后在好质量区域采用洪水算法以提高去包裹算法效率,在差质量区域利用包裹图二阶导数模值引导去包裹路径沿连续性最好的方向进行。对投影条纹法和数字散斑法所得的包裹图处理结果表明,所提出的算法具有较高稳健性和效率。

一种用于三维面形测量的新的去包裹方法

本文提出一种可用于三维面形测量的新的去包裹方法。它在原有传统去包裹的基础上提出分割线的方法，能够正确标出应该参与去包裹的象素点及由噪音造成的相位不连续点，因而，在相位图存在噪音及信噪比较低的情况下仍旧可以得到正确且唯一的去包裹相位值。在三维面形测量中，去包裹后的相位值可以真实反映待测物体的面形，因此有很大的理论价值及实际意义。

一种去包裹误差校正法及其在ESPI中的应用

通过分析去包裹过程中误差扩展的原因 ,提出一种误差校正方法。此方法可以有效地校正去包裹的误差 ,消除真实相位图上的“拉线”现象 ,且算法简单、计算量小 ,用于电子散斑测量变形和定量分析振动模态 ,取得了较好的效果。

RIPI去包裹法及其在云纹干涉图像处理中的应用

本文针对实验力学云纹干涉图像去包裹处理中容易导致拉线的问题对RIPI(区域识别、划分和积分)去包裹法进行了研究。文章首先建立了RIPI的基本原理并对其进行了数学推导。在此基础上,本文给出了RIPI分区、求解、线性变换的三步实用算法,其中引入了数据结构中树的先根遍历原理用于分区,提出了区域积分的思想进行相位求解。本文最后将RIPI应用于云纹干涉实验图像处理并与其它方法进行了比较,应用和比较结果表明:着眼于整体又尊重局部的RIPI对云纹干涉实验图像特别是质量差的图像处理效果比较理想。

一种应用于反向工程的结构光相位求解技术

基于结构光测量技术 ,探讨了一种将相移法同 gray编码方法结合进行相应求解的新技术 ,并解决了两者结合时产生相位突变的问题。采用四步相移法 ,将四幅移相光栅分别投射于物体表面 ,产生的调制光栅图像被CCD相机采集后 ,经计算机处理得到 [-π ,π]区间内的相主值。然后 ,投射黑白相间的一组 gray编码光栅到相同的物体表面 ,经CCD相机采集图像并由计算机解码处理后得到周期分布。最后 ,将两者相结合 ,得到真实而准确的相位。实验证明 ,该方法能快速准确地得到结构光的真实相位。

双频相位测量轮廓术及其误差分析

提出一种双频相位测量轮廓术,利用这一技术,在相位恢复过程中,对有断点及边界区域也能得到正确的去包裹相位值,把这一技术用于三维面形测量中,得到了较好的实验结果。最后,分析实验产生误差的原因。

DCM相位梯度提取技术在光力学图像信息识别中的应用

为解决相位去包裹对光力学图像处理的影响问题,本文将一种直接从数字编码傅立叶变换或相移条纹图中逐相素提取相位梯度的方法应用于光力学图像信息识别中。该方法是一个广泛应用于光纤传感器中的微分正交乘法器(DCM)的正、余弦相位检波技术。这一技术算法简单,不需计算反正切,不受相位去包裹方法标准的限制,非常适于应用在以相位梯度作为最终所需识别的信息的光力学图像处理中。本文以载波等达因条纹图应力场计算及四幅图相移等达因法求板的接触应力为例,对该技术在光力学图像信息识别中的应用进行了论证。