相位展开

摘要： 相位展开技术对提高最终测量结果的精度有重要影响,但由于工件表面不连续边界处残差点的密集分布,导致相位展开时产生较大误差。针对此类解缠错误问题,本文提出基于枝切法与误差补偿算法结合的相位展开方法,将质量图分为高质量区与低质量区,枝切法展开高质量区相位,DMA误差补偿算法展开低质量区相位。实验结果表明,此方法既可保持枝切法简便、高效的优点,又可解决不连续边界处的解缠错误问题,满足实时性测量要求,测量精度高达0.05mm。

摘要： 基于灰度编码的条纹因易于编码和解码,在条纹投影轮廓术(Fringe Projection Profilometry,FPP)中有着广泛的应用,灰度编码方法通过给像素点设置不同的灰度值使得编码信息蕴含于图像之中。基于此,采用双灰度编码法,共投射五幅条纹图,其中包括三幅相移图像和两幅N级灰度编码图像。N级灰度编码图像经过解码后,可获取精确的条纹阶次信息,进而得到绝对相位信息。在解码过程中,使用两个交叉的二值掩膜对同级码字的码区进行统一解码,降低了因为条纹丢失或图像噪点引起的误差。与传统的灰度编码方法相比,新方法在不增加投射条纹数目的情况下获得了更加精准的编码信息。为验证该方法的有效性,进行了仿真实验和真实实验,实验结果表明可以有效获取物体表面三维形貌。

摘要： 为实现数字莫尔条纹三维测量中物体位相分布与高度值的准确对应,文章提出一种快速系统校准的实验方法。根据系统模型推导出相位-高度的映射方程,将参考面沿着接近投影仪的方向放置在2个已知高度处,并处理得到对应高度下参考面的位相值分布;使用得到的2组数据对方程系数进行标定,标定结果与理论分析结果相一致;使用标定后的映射方程对三维物体进行重建,测量得到的峰值高度误差仅为0.19%。该校准方法不需要对系统参数进行复杂的物理测量,避免了人为测量引入的误差,具有较高的测量精度与分辨率,且系数标定的方法简洁方便,是一种可行的实验方案。

摘要： 为了通过减少条纹投影轮廓术所需投影和采集的条纹图像数量,提高三维测量速度,提出了一种用于条纹投影轮廓术的三灰度编码相位展开方法。投影仪投射5幅条纹图像到被测物体表面,包括三幅正弦相移条纹图像和两幅三灰度编码图像,由相机采集经物体表面调制的变形条纹图。通过相机采集到的三幅变形正弦相移条纹图像计算包裹相位。通过相机采集的三灰度编码图像,经过空间灰度平均、灰度三值化、灰色伪码去除后得到三灰度编码值,在获得编码值后利用编码值的空间邻域信息进行解码后得到展开相位级次,对包裹相位进行相位展开。将由对准误差导致的错误相位点去除后得到最终的展开相位。最后,通过系统标定得到的标定系数和最终的展开相位得到被测物体表面的三维形貌。实验结果表明,与最佳三条纹结合四步相移方法相比,该方法在测量精度相当的情况下,测量速度提升了2.4倍。本文所提方法在不牺牲测量精度的同时,提高了三维形貌测量的效率,对复杂形面的快速测量具有实际应用价值。

摘要： 为改进条纹投影动态三维测量系统性能,根据动态物体三维形貌测量的特点提出了两步法测量方案:1)通过测量运动前物体或CAD模型,获得物体初始三维形貌及二维图像中特征点对应的三维坐标;2)进行物体运动变化过程的三维测量。通过检测动态图像中的特征点,根据二维、三维坐标对应关系计算物体不同时刻的运动参数,再由初始形貌估计出物体的近似形貌,以此来计算该时刻条纹图的近似相位。然后结合该近似相位及实际条纹的截断相位计算得到展开相位,最后获得该时刻物体的三维形貌。与时间相位展开法相比,该方案在相同测量精度下提高了测量速度;而与空间相位展开法相比,该方案在相同测量速度下提高了测量可靠度,并且不受条纹不连续影响。采用DLP投影仪和高速摄像机搭建了静态、动态双模式三维测量系统,实现了1280×1024点及70 f/s的三维形貌测量。实验结果表明该方案不但可以对刚体运动物体进行测量,而且对非刚体运动物体,只要其形变引起的条纹变化不超过半个周期也能够测量。同时,提出的方法对相邻时刻物体位姿变化有较大的容限。

摘要： 文章提供一种基于离焦二值条纹的快速高精度的三维测量系统,通过离焦投影3幅二值条纹图和1幅二值散斑图实现相位展开。在相位展开框架中采用散斑匹配的方法找出参考散斑图和当前散斑图的对应关系,采用改进的PatchMatch匹配算法来进行散斑匹配,利用图形处理器对匹配算法进行并行加速。在图形处理器Nvidia GTX1060上进行加速实验,整个相位展开所需的时间仅为5.13 ms,在距离被测物体110 cm远处,三维重建的均方根误差为0.27 mm。实验结果表明,该系统在快速高精度应用场景中具有较大的应用潜力。

摘要： 为解决菱形解相位法在展开复杂相位场时容易出现拉线或孤岛的问题,提出了菱形解相位法的改进算法.该算法首先结合Goldstein枝切法找出包裹相位分布中的残差点,并将包裹相位图分为残差点区域和非残差点区域,然后对非残差点区域采用传统菱形解相位法进行展开,最后依据相位的连续性原则,利用最小二乘法拟合残差点区域的相位,获取实际相位的最佳逼近值,从而获得真实且可靠的相位展开结果.仿真结果表明:改进后的菱形解相位法可以有效展开复杂相位场,使拉线与孤岛现象减少了约70％.

摘要： 为解决双频外差法展开条纹相位中出现跳跃性变化的问题,提出了一种改进方法.首先,根据外差原理计算出条纹级数的小数部分,再由该条纹级数对应频率的光栅条纹的相位主值计算出当前小数部分的实际值.然后,根据相位主值自身误差设置判定阈值,并用该阈值对上述计算值与实际值的差值进行判断.最后,根据判断结果对中间参量的周期次数进行加或减的调整,以校正绝对相位.通过在仿真双频条纹图案的相移图中加入不同均值和方差的高斯噪声,对比校正前后的相位图,分析了改进方法对相位跳跃性误差的校正率,并通过样件实测实验来验证该方法的实用效果.实验结果表明,该改进方法对绝对相位跳跃性误差的校正率可达90％以上,具有较强的抗噪性和实用性.

摘要： 单频条纹截断相位图的展开是条纹结构光视觉中的一个难题.传统的可靠度引导算法和最小范数算法,在展开有低对比度、条纹断裂、图像离焦或运动模糊的单频条纹的截断相位图时,仍面临很大的挑战.针对这些问题,本文提出一种采用深度卷积神经网络的新方法.截断相位图的展开被分为不可靠区域检测和可靠区域展开两个子问题,深度卷积神经网络被用于检测截断相位图中的不可靠区域,可靠区域的相位展开用传统算法完成.为训练能处理高分辨率截断相位图的神经网络,本文提出位移采样方法.实验采用真实牙模三维扫描数据对神经网络进行训练,并和传统相位展开算法进行对比,验证本文方法的有效性.

摘要： 为解决菱形解相位法在展开复杂相位场时容易出现拉线或孤岛的问题,提出了菱形解相位法的改进算法。该算法首先结合Goldstein枝切法找出包裹相位分布中的残差点,并将包裹相位图分为残差点区域和非残差点区域,然后对非残差点区域采用传统菱形解相位法进行展开,最后依据相位的连续性原则,利用最小二乘法拟合残差点区域的相位,获取实际相位的最佳逼近值,从而获得真实且可靠的相位展开结果。仿真结果表明:改进后的菱形解相位法可以有效展开复杂相位场,使拉线与孤岛现象减少了约70%。

摘要： 二维相位展开方法在许多测量应用中有着重要的作用。Flynn最小不连续相位展开算法能成功展开多种类型的包裹相位数据，但该算法在整个包裹相位图像中循环搜寻相位不连续区域，使整个图像的相位不连续最小，计算量大，效率较低。为了克服该缺点，本文提出一种基于禁忌搜索的最小不连续相位展开新算法。新算法利用包裹相位图的质量图，按照质量从劣到优把节点划分到不同的等级，将高质量区域的节点暂时禁忌。这种禁忌搜索策略，优先在低质量区域搜索相位不连续，确保搜索区域从不连续概率最高的区域开始，因此最大可能地减少了无用的搜索过程，加快了算法的收敛速度，提高了相位展开算法的运行效率。描述了这种新算法，并用几个包裹相位图来验证其有效性。计算机模拟和实际的相位图的展开结果表明，新算法较之Fylnn最小不连续算法在效率上有明显提高，并且能得到较好的相位展开结果。

摘要： 干涉SAR的相位展开是干涉SAR应用中的一项重要技术.本文改进了区域增长的相位展开算法,提出了新的增长规则.新规则扩大了信息提取范围,从而提高了相位估计的精度和展开过程的稳健性.仿真结果验证了方法的有效性和实用性。

摘要： 相位展开问题是干涉合成孔径信号处理的关键步骤和研究重点,相位噪声和地形变化引起的内在的相位不连续使相位展开非常困难且运算繁琐,最近的研究将相位展开问题看作一类网络流优化问题来求解,通过合理地利用特殊的网络结构,在保证相位正确展开的前提下,网络流方法可以大大提高相位展开的运算效率.本文较深入和系统地分析了现有的网络流相位展开方法的原理,同时指出了其存在的某些不足之处,如初始流设定一般仅限于正费用网络,不连续线更加密集等,作者的改进算法能够得到更精确的解。

摘要： SMT生产线的焊膏印刷缺陷检测可以降低最终产品缺陷率、并因早期的低返修成本而节约生产成本。SMT焊膏印刷缺陷既有位置偏移等二维缺陷，也有体积偏差，形状畸形等三维缺陷，进行三维检测要求进行高分辨率三维重建。传统基于激光三角法等方法存在低速和低可靠性的不足，本文提出了一种基于光栅投影相位测量轮廓术(PMP)结合二维图像信息的三维重建方法，机器视觉采集的二维图像可以改进重建性能、提高速度，解决相位展开、阴影区域测量等难点。仿真实验证明了本方案的快速、高精度和可靠性提高。

摘要： 本文分析了一种基于脉冲对的信号频率估计算法,给出了回避相位展开的简单方法,讨论了该算法如何选择参数及其对应性能。与常用的FFT频率估计算法相比,本文研究的算法只需要少量的乘法运算,实现的复杂度低;另外,该算法能根据新接收的数据实时更新估计结果,而不需要对整个接收数据重新进行运算。

摘要： 对于高精度加工,工件的微小面形偏差的精确测量非常重要。比较了微小面形的两类光学测量仪器,重点介绍了瞬态干涉测量方法。分析了干涉测试中相位展开方式,并将其应用于工件面形的测量中,用单张干涉图实现干涉波前的恢复,获取工件的面形信息。利用GLAD软件进行仿真,模拟了干涉仪对工件面形测量得到的波面干涉条纹图,并利用相位展开方法,读入干涉图样,进行工件的面形重构,获得了初步的仿真测量结果。对比了波面重构前后的工件面形,分析了重构面形失真的原因。

摘要： 由分析全息干涉中模拟物波波面的再现入手，讨论了极具实用价值的数字波面重建技术中几种方法的主要思想。其中，由单张干涉图重建数字波面因其广泛的适用性更受瞩目。文中着重阐述了从傅里叶方法作数字波面再现的原理及实现过程，并提出将Gabor小波分析方法运用于干涉图相位提取和波面重建，以克服傅里叶方法中固有的频谱滤波误差问题。实验结果对两者作了比较，证实该文提出的新方法在处理非平行等间距参考条纹图象及时变严重的干涉图时，优于通常的傅里叶相位展开法。最后对数字波面的再现作出展望。

摘要： 干涉合成孔径雷达(INSAR)技术利用两副雷达天线接收同一地面回波的相位差获得实时的高精度数字高程图,可应用于导弹平飞段和俯冲段的地形匹配制导.文中研究了干涉合成孔径雷达技术中的关键处理步骤和方法。利用INSAR获得的高程图进行匹配制导是一种全新的且非常重要的制导方式,适应未来复杂战场环境下的信息化战争.

摘要： 干涉合成孔径雷达(INSAR)技术利用两副雷达天线接收同一地面回波的相位差获得实时的高精度数字高程图,可应用于导弹平飞段和俯冲段的地形匹配制导.文中研究了干涉合成孔径雷达技术中的关键处理步骤和方法。利用INSAR获得的高程图进行匹配制导是一种全新的且非常重要的制导方式,适应未来复杂战场环境下的信息化战争.

摘要： 干涉合成孔径雷达(INSAR)技术利用两副雷达天线接收同一地面回波的相位差获得实时的高精度数字高程图,可应用于导弹平飞段和俯冲段的地形匹配制导.文中研究了干涉合成孔径雷达技术中的关键处理步骤和方法。利用INSAR获得的高程图进行匹配制导是一种全新的且非常重要的制导方式,适应未来复杂战场环境下的信息化战争.

摘要： 本发明公开了一种基于相位信息导向的立体相位展开方法，首先利用双目相机采集一组三步相移条纹图，通过最小二乘法计算三步相移条纹图像获得包裹相位图。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，然后通过ZNCC计算包裹相位图获得初始匹配代价值，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，从而实现立体相位展开。本发明仅需要一组三步相移条纹图即可实现鲁棒、高精度的立体相位展开。

摘要： 本发明公开了一种基于相位级次代价滤波的鲁棒立体相位展开方法，首先采集一组三步相移条纹图和一张散斑图，通过最小二乘法计算三步相移条纹图像获得包裹相位图，通过ZNCC计算散斑图像获得初始匹配代价值，然后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，通过基于窗口的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，通过相位匹配最终实现鲁棒、高精度的绝对三维形貌测量。本发明仅需要四张投影图案即可实现鲁棒、高精度的绝对三维形貌测量。

摘要： 本发明公开了一种表面波互谱分析相位折叠识别及相位展开校正方法，包括以下步骤：S1、由场地分层结构及层土性分类预估场地平均剪切波速度；S2、由表面两测点振动响应计算折叠相位谱及互功率谱；S3、确定分析频率范围；S4、从频率下限开始计算相邻两点间相位差，确定相位折叠位置处频率及折叠数量，并计算形成一个折叠所需平均频率值；S5、判断及剔除无效相位折叠，统计有效相位折叠数量；S6、在折叠相位谱上确定相位展开初始频率，对其相位进行校正；S7、从初始频率开始，对折叠相位展开，计算表面波在两点之间实际相位差。本发明可以有效解决初始频率处相位折叠数损失以及干扰信号产生的虚假折叠，确保折叠相位谱展开正确性。

摘要： 一种用于二维相位展开的相位梯度相关质量图获取方法，首先分别求出包裹相位图x和y方向的相位梯度图；然后分别对x和y方向相位梯度图上每一点进行相关处理：分别以梯度图中当前处理点及与该点有特定距离的点为中心，选取相同大小的模板，对这两个模板进行相关计算；最后将x和y方向相位梯度图中每一点元素对应的相关结果求和作为质量值，得到相位梯度相关质量图。本发明的相位梯度相关质量图可以由包裹图直接导出，能对包裹相位图中的实际相位不连续、噪声、欠采样等低质量区域进行有效的判别，可以正确地展开包含低质量区域的包裹相位图。

摘要： 本发明公开了一种基于参考相位估计的相位展开方法，包括：步骤S1：搭建条纹投影系统，采集被物体调制的条纹图像，并利用相移法从条纹图像中提取截断相位Φ(x,y)；步骤S2：计算截断相位Φ(x,y)的梯度图gX(x,y)和gY(x,y),估计出绝对相位Φ(x,y)的梯度图GX(x,y)和GY(x,y)；步骤S3：计算梯度图GX(x,y)和GY(x,y)的平均值，生成一组参考相位Φr(x,y,m)，并计算条纹级次k(x,y,m)，通过相位展开获得一组绝对相位Φ(x,y,m)；步骤S4：计算绝对相位Φ(x,y,m)的梯度图GX(x,y,m)和GY(x,y,m)，然后计算绝对相位Φ(x,y,m)的边缘图，记录边缘点数目最少的绝对相位Φ(x,y,m*)；步骤S5：标定条纹投影系统，将绝对相位Φ(x,y,m*)映射至三维物理空间，重建出被测物体的三维形貌。直接利用截断相位估计参考相位，通过对比截断相位和参考相位便可实现相位展开，具有速度快、精度高、鲁棒性强等优点。

摘要： 本发明公开了一种基于相位信息导向的立体相位展开方法，首先利用双目相机采集一组三步相移条纹图，通过最小二乘法计算三步相移条纹图像获得包裹相位图。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，然后通过ZNCC计算包裹相位图获得初始匹配代价值，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，从而实现立体相位展开。本发明仅需要一组三步相移条纹图即可实现鲁棒、高精度的立体相位展开。

摘要： 本发明公开了一种基于相位级次代价滤波的鲁棒立体相位展开方法，首先采集一组三步相移条纹图和一张散斑图，通过最小二乘法计算三步相移条纹图像获得包裹相位图，通过ZNCC计算散斑图像获得初始匹配代价值，然后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，通过基于窗口的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，通过相位匹配最终实现鲁棒、高精度的绝对三维形貌测量。本发明仅需要四张投影图案即可实现鲁棒、高精度的绝对三维形貌测量。

摘要： 本发明公开了一种表面波互谱分析相位折叠识别及相位展开校正方法，包括以下步骤：S1、由场地分层结构及层土性分类预估场地平均剪切波速度；S2、由表面两测点振动响应计算折叠相位谱及互功率谱；S3、确定分析频率范围；S4、从频率下限开始计算相邻两点间相位差，确定相位折叠位置处频率及折叠数量，并计算形成一个折叠所需平均频率值；S5、判断及剔除无效相位折叠，统计有效相位折叠数量；S6、在折叠相位谱上确定相位展开初始频率，对其相位进行校正；S7、从初始频率开始，对折叠相位展开，计算表面波在两点之间实际相位差。本发明可以有效解决初始频率处相位折叠数损失以及干扰信号产生的虚假折叠，确保折叠相位谱展开正确性。

摘要： 一种方法和相关的装置(SP)，用于针对缠绕伪影来校正相位偏移图像数据。在包括干涉测量装备(G0、G1、G2)的成像系统(IM)的探测器(D)处探测所述数据。在涉及利用正则化优化目标函数的相位展开方法中，提出了两阶段方案。在具有正则化的一个阶段中和没有正则化的另一阶段中处理所测量的数据。这允许改进经校正的(相位展开的)相位偏移数据的准确度，因为能够避免由所述正则化所引起的不期望的偏置。

摘要： 一种用于二维相位展开的相位梯度相关质量图获取方法，首先分别求出包裹相位图x和y方向的相位梯度图；然后分别对x和y方向相位梯度图上每一点进行相关处理：分别以梯度图中当前处理点及与该点有特定距离的点为中心，选取相同大小的模板，对这两个模板进行相关计算；最后将x和y方向相位梯度图中每一点元素对应的相关结果求和作为质量值，得到相位梯度相关质量图。本发明的相位梯度相关质量图可以由包裹图直接导出，能对包裹相位图中的实际相位不连续、噪声、欠采样等低质量区域进行有效的判别，可以正确地展开包含低质量区域的包裹相位图。