基于數(shù)字加權(quán)濾波的調(diào)制度排序相位展開的研究

1、基于數(shù)字加權(quán)濾波的調(diào)制度排序相位展開的研究作者：杜近宇 王 黎 高曉蓉時間：2010-2-3 10:03:00 論文關(guān)鍵詞：數(shù)字加權(quán)濾波 調(diào)制度排序 相位展開論文摘要：該文分析了相位展開技術(shù)在光柵投影測量法中的應(yīng)用，基于數(shù)字加權(quán)濾波的調(diào)制度排序算法是合理和有效的，調(diào)制度排序算法解決了光柵投影中的相位展開問題,獲得了展開后的真實的相位值。概述：利用光柵投影法原理進行三維物體輪廓測量，關(guān)鍵是要得到光柵的相位信息，然后從相位中提取出所包含的高度信息。獲取相位的方法有多種，但是最終都是利用反正切函數(shù)求取相位值，直接得到的相位都卷折在區(qū)間內(nèi)，這樣得到的數(shù)據(jù)并非相位的真實值，需要將卷折的相位解開，得到真實

2、的相位值，這個解開卷折相位的過程稱為相位展開。具體的表現(xiàn)如圖所示。其中(a)表示實際的相位值，(b)表示通過反三角函數(shù)直接求得的相位值。因此，解相的基本思路應(yīng)該是從相位值的起始點開始，沿相位矩陣的行或列進行兩兩相鄰像素間相位值的比較。根據(jù)采樣定理，在一個周期內(nèi)的采樣點必須大于兩個點，因此，相鄰兩像素間的相位值不應(yīng)該超過一定的值，應(yīng)該也在之間。則解相的基本原理可以表示為:數(shù)字加權(quán)濾波：在變形條紋圖中，條紋密度適中的區(qū)域?qū)?yīng)于所測物體變化平緩的區(qū)域，這一部分通常是容易進行位相展開工作的;而條紋密度過高或過低的區(qū)域?qū)?yīng)于物體變化陡峭的部分，這些地方可能出現(xiàn)采樣不足或條紋丟失，位相的不一致區(qū)域通常就發(fā)

3、生在這些地方，易于出錯。因此如果能通過合適的濾波窗口，將圖像條紋密度信息按大小排列，對位相展開工作是十分有利的。由于漢寧窗的分布形式正好滿足加權(quán)濾波的要求，因此本文采用了漢寧濾波窗口來實現(xiàn)數(shù)字加權(quán)濾波。該窗口保證對越靠近基頻的部分抑制越小，而對離基頻越遠的高頻或低頻擴展部分的頻譜強度壓得越低，其結(jié)果是使條紋密度越高和越低的部分，對應(yīng)的調(diào)制度也越低。調(diào)制度分析算法為了保證相位展開的正確性，可以按為強度）從高到低的順序進行展開，先展開可靠性高的點，再展開可靠性低的點。這個算法需要一個隊列Q存放依次排列的未展開的點值；還需要兩個二進制模板P和Y。模板P的四個邊緣為1，其它為0。如果一個點已經(jīng)送入隊列

4、，則在P中標記為1。模板Y一開始全為0。當一個點已經(jīng)送入隊列并已經(jīng)展開的時候，M上標記為1。具體算法如下：1.首先對所有的進行排序，從中找出一個的最大值，將這一點作為位置展開的起始點yzkaid，在二進制模板M上將該點標記為已展開(值為1)。2.將與yzkaid相鄰的4個點送入隊列Q，同時模板P上標記為1，如果模板P本身已經(jīng)是1了，就將隊列中該點值為0，并從隊列Q中去掉。3從隊列Q中取出R(x,y)的最大值點與起始點進行位相展開。當該點與起始點位相之差大于時，該點位相值減去2,位相之差小于一時加上2,直到二者位相差的絕對值小于。將該點在模板Y上標記為已展開。然后再將最大值的點的值賦予yzkai

5、d.重復(fù)步驟2。4.當隊列Q為空時，表示所有點已經(jīng)展開，結(jié)束該算法。算法仿真結(jié)果：如下，圖-4，（a）為采集到的變形條文圖，（b）為得到的位相圖，（c）為位相展開圖（d）為位相網(wǎng)絡(luò)圖，（e）與（f）為渲染后的位相網(wǎng)絡(luò)圖。結(jié)論：通過相位展開算法后獲得的正確結(jié)果。我們看到除了一些突變的區(qū)域比如人的耳朵產(chǎn)生了錯誤，整個人面信息完全獲得了。在調(diào)制度分析算法中，這些錯誤對應(yīng)于不可靠的相位數(shù)據(jù)。這將留在調(diào)制排序展開路徑的最后，這樣就避免了錯誤的傳播并完全改正了相位展開。因為它們留在調(diào)制排序展開路徑的最后，這不可靠的點能夠通過決定調(diào)制的開始點的相位展開過程而排除?？梢詫@些點進行插值。參考文獻：1郝煌棟等.

6、光學(xué)投影式三維輪廓測量技術(shù)綜述J.光學(xué)技術(shù)，1998(5):57-60.2周文蓮.物體形態(tài)的三維測量技術(shù)J.人類學(xué)學(xué)報，200011:324-331.5曹康.投影柵相位法曲面全場檢測及應(yīng)用的研究D.清華大學(xué)博士學(xué)位論文，1994.6由志福，鐘約先，許慶紅，曹起壤.投影柵相位法曲面形體檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析J.清華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2000,40(5):5-8.7高振艷.曲面形體投影柵相位檢測的二維抗噪解相和自動處理系統(tǒng)的研究D.清華大學(xué)博士學(xué)位論文，1996.8王伯雄，朱彥民，羅秀芝.三維形貌的快速測量方法J.清華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，1999,39(2):57-61.9巖本雅史，藤坂貴彥.干涉SAR的相位展開算法J.空載雷達，2000,