基于光流场理论测量物体变形相位的新方法

基于光流场理论,提出一种由两幅条纹图像解调出 物体变形相位的新方法。首先根据光流场理论,获 得两帧连续图像之间的光流矢量场;然后运用双幅图像中初始图像的条纹频率与矢量场进行 计算,获得 物体的全场变形相位分布。模拟结果和实 验结果表明,本文算法将直观的运动矢量场和变形相位的提取相联系,能够解调出物体变形 相位信息, 不需要相位解包络运算,过程简单方便,并且在条纹越密集处提取的变形相位信息越准确。 本文方法为计算 物体全场变形相位分布和动态测量提供了新的途径。     

条纹图像瞬时频率的估计及其在相位展开中的应用

相位法是采用正弦投影光和移相技术的一种非接触测量方法。其中的关键总是是从主值相位恢复绝对相位,即相位展开问题。这是一个不适定问题。国内外的研究者进行了大量的研究工作,至今尚无满意的一般解决方法。本文利用相位法条纹图像的纹理特性,利用多频道Ｇａｂｏｒ小波滤波估计条纹图像的瞬时频率。通过检测瞬时频率幅值和方向的不连续来定位条纹纹理的边界,从而把相位场分割为一致的一区域。     

相位解包裹算法中基于调制度的新质量图

在移相法测量光学波面或物体形貌过程中,相位解包裹是条纹自动分析中的关键技术,而质量图对解包裹相位算法起着至关重要的作用。用计算机模拟干涉图获得相位导数偏差质量图,指出其在标识相位数据质量方面的不足,并根据调制度结合相位梯度构造出新的质量图(称之为调制度-相位梯度偏差质量图)来弥补此缺陷。再以新质量图数据为权值,采用加权最小二乘解包裹算法验证新质量图的可靠性。最后通过实验数据,比较新质量图和相位导数偏差质量图在解包裹相位算法中的作用,得到新质量图的解相结果均方根(RMS)值为2.652 rad,而相位导数偏差质量图的解相结果均方根值为5.151 rad,由此证明前者有更好的可靠性。     

基于双N步相移与全频解相的三维测量方法

针对N步相移法无法克服测量系统中投影设备的非线性响应以及抑制三频外差解相存在的跳跃性误差,提出基于双N步相移与全频解相的三维测量方法.首先,通过标准双4步相移法求解初始包裹相位与融合包裹相位,依据条纹调制度确定组合包裹相位;然后利用三频外差法对部分条纹解包裹获得一级条纹级数,再基于全频解相算法中条纹级数与相位的关系,获得二级条纹的展开相位.最终的实验结果表明:所提方法实现简单,展开相位平滑无跳跃性误差,相比现有方法解相效果更好.     

应用频率积分相位解调测量径向畸变

为了测量光学成像系统的径向畸变,采用载频条纹模板,应用瞬时频率积分法提取因径向畸变而产生的径向调制相位;推导了条纹径向调制相位与瞬时频率的关系式,并导出径向调制相位和径向畸变位移关系;采用小波频率估计提取畸变条纹径向瞬时频率,并对其进行积分获得畸变条纹的径向调制相位;应用径向调制相位和立方卷积插值算法对畸变图像进行了校正,得出了详细的理论分析和实验结果。结果表明,上述方法是可行的。     

小波变换求解飞秒脉冲光谱相位

介绍应用小波变换方法求解飞秒脉冲的光谱相位。用小波变换对飞秒脉冲光谱干涉条纹作二维时间-频率分析,不需要传统傅里叶变换方法的滤波过程,也消除了滤波引入的噪声,并且具有明显的直观性,脉冲的光谱相位情况可以从小波变换图中直接判断。     

一种新的小波变换空间载频条纹相位重建方法

为了从小波变换系数幅值中得到一种完备的可靠度因子,提出了一种新的子小波定义,并将其应用到空间载频条纹相位重建中。通过提取小波脊处的小波变换系数的相位,提取载频条纹相位信息。利用子小波定义,小波变换脊处的小波变换系数幅值同时包含了载频条纹的调制度信息和密度信息,能够有效地表示相位提取的可靠度。给出了新子小波定义在空间载频条纹相位重建中应用的严格理论论证,证明了在新子小波定义下的小波变换系数幅值可以作为相位提取的可靠度因子。计算机模拟和实验验证了所提方法的有效性。     

基于二维连续小波变换的干涉条纹图相位的提取

在光学测量领域中,干涉法具有极其重要的意义。针对干涉条纹图相位的提取,提出了一种基于二维连续小波变换的干涉条纹图相位提取的新方法。在文中提出的算法中,为了降低计算时间,在计算过程中引入快速傅里叶变换,并提出将传统二维连续小波变换中的连续的尺度因子和旋转角用离散的尺度因子和旋转角代替,这样就解决了二维连续小波变换算法计算耗时的问题。通过仿真和实验发现,该方法可以快速准确的提取出干涉条纹图的相位,对于有缺陷的干涉条纹图,可以实现缺陷的修复并获得其相位图,并收到了比较不错的效果。     

基于k值取整的二向剪切相位解包裹算法的研究

针对已有的解包裹算法依旧不能对存在严重欠采样 和较强噪声的包裹相位进行精确解包裹,为了处理受 到噪声污染、严重欠采样的包裹相位图,本文提出了一种基于k值取整二向 剪切的新型相位解包裹算法。 将横向剪切干涉技术和迭代算法进行了改进,得到的新算法,一方面提高了对严重欠采样 包裹相位的处 理能力;另一方面加快了迭代的收敛速度,其所需时间和离散余弦变换(DC T)法接近。在新算法中,引入k值取 整,可以更加精确求解出真实相位,从而提高了新算法的抗噪性能。通过与改进的最小二乘 (LBS)算法进行对比, 新算法的性能优于其它算法。实验结果表明,本文提出的新算法,不仅可以处理严重欠采样 的包裹相位图,还具有很强的抗噪性。     

单幅干涉条纹图相位提取新算法

散斑干涉测量中,得到的干涉条纹图必须通过提取当中的真实相位才能够得出所测的物理量。从干涉条纹图中提取相位常用的相移法,过程复杂、对环境要求较高,而且要通过解包裹运算才能求得真实相位,容易产生误差。通过希尔伯特变换,基于离散余弦求解泊松方程的方法,提出从单幅干涉条纹中提取真实相位的新算法。通过实验分析,本文提出的新方法能够有效地从单幅干涉条纹中提取真实相位,并且在现实情况中,本文提出的新方法从单幅干涉条纹图中提取相位误差小于相移法,而且运行速度快,为从干涉条纹图中提取真实相位提供了新的参考。     

一种基于质量引导和最小不连续合成的InSAR相位解缠算法

该文提出了一种质量引导和最小不连续相融合的InSAR相位展开算法。根据相位质量图将缠绕相位分割为高低质量区域,高质量区域采用质量引导算法进行求解,然后将每个解缠后的高质量相位块视为抽象相位点,在低质量相位区域内部和抽象相位点之间进行最小不连续优化,求解最终解缠相位。对真实InSAR数据的处理结果表明,该算法可以有效克服质量引导算法和最小不连续算法中的误差传播,保持高质量区域解缠相位的精度,提高解缠效率。     

基于自适应插值滤波的室内环境高速重建系统

针对室内环境重建过程中的光源干扰,以及相移条纹投影过程中因产生Gamma变换造成相位展开时包裹相位周期与格雷码级次周期无法保持严格一致,从而出现相位值跳变的问题,提出一种基于自适应插值滤波的抗全局光照重建方法,并利用高速投影方式将光源干扰的影响程度降低。首先向被测环境表面投影二值离焦相移条纹与高频格雷码条纹,利用希尔伯特变换以及高频解码方法求解展开相位;其次运用自适应插值滤波算法对存在跳变的展开相位进行修复;最后还原被测物体的形貌特征。通过分析跳变点类型针对性地对其进行插值滤波,消除相位跳变、避免重复相位的产生。与传统全局中值滤波方法相比较,笔者的方法可以在精度更高的条件下同时将效率提高90%,达到了高速高质量室内环境重建的目的。     

基于分割缩放的欠采样相位图解包裹算法

为了提取所需的相位信息,克服噪声、断点以及欠采样等不利因素的影响,针对采样问题出现的根本原因（采样频率过低、图像条纹密度过高）,在处理欠采样问题时采用基于分割缩放原理的相位解包裹算法,对密度过高的干涉条纹通过插值放大后再进行解包裹运算。在理论分析的基础上给出了具体的相位解包裹算法,模拟计算和实验验证都表明了该算法的可行性。结果表明,该算法对有欠采样相位的解包裹能取得不错的效果。     

基于小波变换的加权最小二乘相位解缠算法

提出了一种求解加权最小二乘相位解缠问题的新算法,采用相位导数方差相关图定义了相位数据的初始权重,给出了利用多分辨率小波变换进行相位解缠的具体实现方法.利用离散小波变换,将原线性系统转化成具有较好收敛条件的等价新系统,通过独立求解新系统中的低频部分,加快了系统的收敛速度.仿真实验表明:该算法具有收敛速度快、解缠效果好等特点.     

改进的双频几何约束条纹投影三维测量方法

双频条纹投影已经广泛应用于三维形貌测量,然而其相位展开的准确性受噪声影响较大。文中提出了一种改进的双频几何约束条纹,通过提高低频相位的频率,有效地提升了相位展开的鲁棒性。在三维测量过程中,首先,利用五步相移算法计算出双频条纹的高频相位和低频相位。然后,利用几何约束方法展开低频相位。最后,采用双频算法展开高频相位,进而重建出物体的三维形貌。仿真和实验结果均表明,相对于传统双频条纹,改进的双频条纹具有更高的鲁棒性和适用性。     

基于快速局部频率估计和量化跟踪的UKF 相位展开算法

针对传统的无味卡尔曼相位展开算法效率和精度之间存在矛盾的问题,提出一种快速局部频率估计算法与量化质量图跟踪策略相结合的无味卡尔曼滤波(UKF)高效算法。快速局部频率估计算法首先利用二维傅里叶变换粗略计算出局部窗口内的复相位频谱的谱峰位置;然后,以谱峰为中心利用二维离散时间傅里叶变换快速算法计算出谱峰的精确位置,进而精确地获取局部频率值,得到UKF 相位展开系统模型所需的相位梯度估计值;最后,将UKF 算法与量化质量图跟踪策略相结合,利用量化质量图引导UKF 相位展开,进一步提高展开的效率。仿真实验验证了方法的有效性。     

MEMS变形反射镜特性测试系统研究

为了实现对MEMS变形反射镜的静态形貌、动态离面变形及谐振频率的测量，提出了一种基于计算机控制的频闪显微干涉测量系统。测试中采用频闪照明技术及5步相移技术实现了对干涉相位的测量，利用空间及时间相位解缠算法恢复了反映物体真实信息的连续相位，从而得到了所需的特性参数。实验结果表明：该系统具有测量简便、自动化程度高及测量精度高等特点。     

Phase unwrapping based on deep learning in light field fringe projection 3D measurement

Phase unwrapping is one of the key roles in fringe projection three-dimensional (3D) measurement technology. We propose a new method to achieve phase unwrapping in camera array light filed fringe projection 3D measurement based on deep learning. A multi-stream convolutional neural network (CNN) is proposed to learn the mapping relationship between camera array light filed wrapped phases and fringe orders of the expected central view, and is used to predict the fringe order to achieve the phase unwrapping. Experiments are performed on the light field fringe projection data generated by the simulated camera array fringe projection measurement system in Blender and by the experimental 3×3 camera array light field fringe projection system. The performance of the proposed network with light field wrapped phases using multiple directions as network input data is studied, and the advantages of phase unwrapping based on deep learning in light filed fringe projection are demonstrated.