基于经验曲波变换的条纹投影轮廓术的形貌测量方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106403841A(43)申请公布日2017.02.15(21)申请号201610838899.3(22)申请日2016.09.20(71)申请人天津大学地址300072天津市南开区卫津路92号(72)发明人唐晨李碧原苏永钢陈明明(74)专利代理机构天津市北洋有限责任专利代理事务所12201代理人刘国威(51)Int.Cl.G01B11/24(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图4页(54)发明名称基于经验曲波变换的条纹投影轮廓术的形貌测量方法(57)摘要本发明属于光学图像处理和模式识别领域，为实现FPP条纹图的背景移除，方法抗噪声能力更强，计算时间更短。本发明采用的技术方案是，基于经验曲波变换的条纹投影轮廓术的形貌测量方法，步骤是，先通过经验曲波变换实现频域内对条纹图的傅里叶频谱分割，再通过选择合适的滤波器滤除噪声和背景部分，实现FPP条纹图的背景移除。本发明主要应用于光学图像处理和模式识别场合。CN106403841ACN106403841A权利要求书1/1页1.一种基于经验曲波变换的条纹投影轮廓术的形貌测量方法，其特征是，先通过经验曲波变换实现频域内对条纹图的傅里叶频谱分割，再通过选择合适的滤波器滤除噪声和背景部分，实现FPP条纹图的背景移除。2.如权利要求1所述的基于经验曲波变换的条纹投影轮廓术的形貌测量方法，其特征是，具体步骤细化为：对于二维图像I(x,y)＝Ia(x,y)+Ib(x,y)cos(φ(x,y)+2πf0x)+NOISE(1)其中，NOISE高斯随机噪声，f0为条纹的载频频率，φ(x,y)为相位，Ia(x,y)表示背景强度，Ib(x,y)cos(φ(x,y)+2πf0x)表示条纹纹理对公式(1)进行如下处理：步骤1：在频域内检测I(x,y)的Fourier谱|F1,t(I)|(ω)，找到局部极大值点的对应位置ωn，其中x,y表示图像灰度坐标，|F1,t(I)|(ω)表示对于每一个图像I进行一维极坐标下的傅里叶变换；n步骤2：然后根据得到的一系列边界Ω＝{ω}n＝0,.....,N其中ω0＝0,ωN＝π；选择相应的曲波滤波带宽：即建立相应的滤波器组φ1(x)表示低通滤波器，ψnm(x)表示带通滤波器。步骤3：进行经验曲波变换：得到不同频率段下的分量；其中表示经验曲波变换函数表达式，w,θ分别表示尺度，方向参量，k＝(x,y)表示空间坐标；步骤4：选择各个分量，进行经验曲波逆变换后输出。2CN106403841A说明书1/6页基于经验曲波变换的条纹投影轮廓术的形貌测量方法技术领域[0001]本发明属于光学图像处理和模式识别领域，主要涉及一种基于经验曲波变换的新的条纹投影轮廓术中的去背景新方法。背景技术[0002]条纹投影轮廓术[1,2]是一种非接触、全场光学三维形貌测量技术,该技术的核心工作是条纹图的相位提取，经过多年的发展，目前FPP条纹图的相位提取主要有两种方法：一种是相移法(phaseshiftprofilometry,PSP)[3],另一种是基于单幅条纹图的相位提取方法[4-7]。相移法精度很高，但是对于投影光栅的标准性和相移量的准确度的要求较高。基于单幅条纹图的相位提取方法的优势在于仅需要采集一幅调制图像，即可获取相位，且受环境扰动的干扰较小，特别适合动态过程的三维轮廓测量。单幅条纹图相位提取方法中的核心步骤是如何从CCD获取的条纹图中获取条纹部分同时去除背景以及噪声，精确的提取条纹对后续的形貌还原的准确性起到了至关重要的作用。[0003]参考文献[0004]冯其波,光学测量技术与应用.北京:清华大学出版社,2008:111～118.[0005]陈家璧,苏显渝,光学信息技术原理及应用.高等教育出版社,2002.[0006]F.YangandX.He,Two-stepphase-shiftingfringeprojectionprofilometry:intensityderivativeapproach.Appl.Opt.2007,46(29):7172～7178.[0007]M.TakedaandK.Mutoh,Fouriertransformprofilometryfortheautomaticmeasurementof3-Dobjectshapes.Appl.Opt.1983,22(24):3977～3982.[0008]M.Takeda,Fourierfringeanalysisanditsapplicationtometrologyofextremephysicalphenomena:areview.Appl.Opt.2013,52(1):20～29.[0009]Q.Kemao,WindowedFou