无人机动态目标的快速捕获跟踪演示实验

为避免多级灰度值编码所带来的非线性问题,并 进一步提高测量速度和适应性,提出了一种二 元阶梯相位编码方法。首先,利用传统N步相移法,投影若干幅 正弦光栅条纹到待测物体表面,接着投影 若干幅相移条纹对应的采用二值化编码的条纹;在通过四步相移法求得光栅条纹的包裹相位 后,利用二值 编码条纹解调后得到的阶梯相位,确定光栅条纹的周期级次;最终根据周期级次对包裹相位 进行解包裹得 到绝对相位,完成相位去包裹。利用二值化条纹进行阶梯相位编码的方法,克服了传统阶梯 相位编码方法 使用多级灰度值引起的非线性问题。实验结果表明,以单通道投影图像数目为标准,在同等 条件下,与已有的同类方法相比,本文方法的测量速度提高了12.5% ,且适应性强,能够有效地进行物体的三维形貌测量。     

基于时空混沌的图像分割算法

为了实现图像的自适应多级分割,利用混沌动力学系统对初值的敏感性和时空混沌中全局耦合映像混沌同步的特点,提出了一种新的基于时空混沌的图像分割算法.新算法对每个灰度等级构建全局耦合映像,建立灰度等级间关系矩阵和灰度等级更新模型,通过全局耦合映像混沌同步过程完成灰度等级的自适应聚类.实验结果表明:算法对中间类灰度等级聚类具有很好的鲁棒性,分割过程不需要人工干预,并且具有较强的灵活性,优于阈值分割和边缘检测的图像分割方法.     

复合双频光栅轮廓术研究

对于存在突变的不连续物体的测量,使用低频光栅时物体面形能够恢复,但测量精度不高;使用高频光栅时不连续部分的轮廓细节能够清晰的恢复,但存在相位包裹现象而出现截断相位.据此,提出将2种光栅的优点融和在一起的方法:首先设计适合的低频光栅在物体的突变部分产生一根条纹,使低频光栅产生的相位不需进行相位展开;然后由2种光栅的频率比值及高频的截断相位来确定高频光栅所产生的条纹的整数级数n2(x,y);最后求出高频的展开相位,从而高精度地恢复不连续物体的高度信息.计算机仿真结果表明了理论分析的正确性.     

基于规则化条形图的相位展开方法

为了便捷和可靠的展开光栅投影相位轮廓术中的相位主值,提出一种基于规则化条形 图的相位展开方法。该方法将周期次数信息赋予规则化的辅助图像中,并投影到物体表面由 数字相机同步采集,再经过分析处理即可辅助相位主值展开。通过分析相位主值的跳变规则 来确定辅助图像的灰度分布,形成规则的条形辅助图,将其投影到物体表面,受到与相位场 相同的调制作用,再根据其灰度分布即可解出周期次数信息来引导相位主值展开,同时给出 了相位主值跳变位置附近周期次数的调整方法,整个测量过程仅需额外投影一幅预先编制的 条形辅助图像即可。仿真和真实实验证明了本方法的可行性和可靠性。与传统方法相比,本 文方法兼顾了相位展开的速度和可靠性。     

基于空间光调制器的多强度测量相位恢复方法

提出了一种基于相位型空间光调制器（SLM）的相位恢复方法。利用相位型SLM快速准确的相位调制特性,对待测物体的物光波前进行相位调制。每次相位调制后,在物光波的频谱面记录下强度分布。运用GS迭代算法,通过频谱面光强信息反演出相位信息,并且提出了内-外层迭代的思想,进一步提高了相位恢复精度。对一维相位光栅进行了相位恢复试验...     

位相法三维形貌测量数值模拟系统

设计了位相法三维形貌测量数值模拟系统.实验结果表明,该系统可以模拟相位测量的主要过程,根据模拟物体和系统参数对投影光栅进行有效调制,并利用行列法对调制光栅得到的包裹相位图正确解包裹.本系统为研究各种高效健壮的相位解包裹算法提供了模拟平台.     

横向剪切原理在投影栅去基频中的应用

基于投影栅的3维面形测量中,包裹相位的提取过程中不可避免地会引入载频分量。为了准确地还原受物体3维形貌所调制的真实相位,必须要消除载频相位,采用剪切原理消除投影栅中的载频,首先通过对光场作剪切转化为相位梯度分布的新光场,再联合最小二乘解包裹算法进行相位展开,并与现有的方法进行了对比。结果表明,该方法能够有效地消除载频,减小重建误差,且其算法简单,可使重构相位值更接近待测的真实相位值。该方法在投影栅去载频的研究中是可行和有效的。     

对基于图像分割与合并的相位展开算法的改进

为了提高基于图像分割与合并的相位展开算法的精度,对已有的一种算法进行多方面改进,采取区域不等分措施,使得区域信息完整、准确再现;针对不同区域的噪声及欠采样情况,分别采取不同的相位展开算法;对分块合并时重叠区域进行加权叠加处理。利用仿真和实测数据对算法进行了验证,结果表明,改进算法能更准确、快速地恢复出被测物体的相位信息。改进后的算法不但适合于超大规模图像的相位展开,也适合于部分区域条纹过密的包裹相位图的展开。     

像面数字全息显微中的相位解包裹算法研究

为了快速准确地恢复出由像面数字全息显微术(IPDHM)得到的被测样品准确的相位分布,采用理论分析和实验验证相结合的方法,对5种相位解包裹算法的速度、准确性及适用范围等相关问题进行了研究。结果表明:对由IPDHM得到的含有欠采样区域的包裹相位图进行相位展开时,基于横向剪切的最小二乘法效果最好、速度最快;利用枝切法和质量导向图法处理的结果存在"拉线"和未展开区域,造成严重的解包裹错误;利用基于离散余弦变换(DCT)的最小二乘法和预条件共轭梯度法会使欠采样区域的误差进行传递,使得解包裹相位产生较大误差。因此,基于横向剪切干涉的最小二乘法是目前IPDHM中的最优相位解包裹算法。     

相位型空间光调制器的自参考标定方法

相位型空间光调制器(SLM)是一种对光的相位信息进行定量调控的器件.由于制造和使用过程中的一些不确定因素,需要标定SLM的相位调制,即输入灰度和输出相位的响应(LUT).本文介绍了基于自参考光路的SLM相位调制标定方法.通过在SLM上产生光栅相位,光栅的衍射级次作为参考光,与标定区域的光干涉、形成干涉图.利用傅立叶频谱...     

InSAR中基于干涉图质量参数的相位展开

本文分析了二维相位展开算法的特点,探讨了基于干涉图质量参数的相位展开方法。按干涉图质量优劣排序,对InSAR干涉图进行相位展开,可以有效减小截断相位中无效点对相位展开结果的影响。文中给出了算法的详细描述,以及按干涉图质量参数排序进行相位展开的实验结果。     

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。     

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FTP的动态相位展开方法的研究

在采用结构照明的光学三维传感方法中 ,相位展开是被测物体三维面形正确重建的关键步骤之一 ,也是一个难点。本文就动态傅里叶变换轮廓术中相位展开问题进行研究 ,对比分析了直接相位展开算法、基于相邻帧间相位差之间的相位展开算法和基于调制度排序的相位展开算法。解决了基于傅立叶变换轮廓术的动态三维测量中相位展开问题 ,特别是孤立区域的相位展开。为动态傅立叶变换轮廓术的在冲击和爆轰过程中应用 ,提供了理论基础。文中给出了详细的理论分析和计算机模拟     

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。     

基于二阶差分的加权最小费用流相位展开算法

相位展开是光学干涉相位测量技术中的重要步骤,由于噪声、欠采样等因素的影响,精确的相位展开变得非常困难。将相位的二阶差分和最小费用流算法结合,提出一种以相位的二阶差分作为最小费用流权重的相位展开算法。模拟计算表明,该算法既可有效地避免枝切法由于连接的枝切形成闭合区域导致局部相位不能展开的问题,又可减小最小二乘法近似逼近带来的较大误差,相对于未设置权值的最小费用流算法,提高了其相位展开的精度。对三维形貌测量中的实验数据相位展开结果,证明了该算法的有效性。     

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。     

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。