基于非下采样轮廓波变换的光学条纹图背景光成分抑制方法.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CN105426898A(43)申请公布日2016.03.23(21)申请号201510862274.6(22)申请日2015.11.30(71)申请人中国科学院上海光学精密机械研究所地址201800上海市嘉定区上海市800－211邮政信箱(72)发明人李思坤王向朝步扬茅言杰徐东瀛(74)专利代理机构上海新天专利代理有限公司31213代理人张泽纯张宁展(51)Int.Cl.G06K9/52(2006.01)G06T7/00(2006.01)G06T7/40(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称基于非下采样轮廓波变换的光学条纹图背景光成分抑制方法(57)摘要一种基于非下采样轮廓波变换的光学条纹图背景光成分抑制方法，包括光学条纹图的采集、非下采样轮廓波变换最佳分解层数确定、非下采样轮廓波变换分解、非下采样轮廓波变换系数收缩4个步骤。本发明提高了现有方法对光学条纹图背景光成分的抑制效果，实现了光学条纹图背景光成分有效抑制。CN105426898ACN105426898A权利要求书1/1页1.一种基于非下采样轮廓波变换的光学条纹图背景光成分抑制方法，利用图像获取系统，该图像获取系统包括：投影系统(1)、CCD摄像机(2)、计算机(3)和待测物体(4)；所述的投影系统(1)的光轴与CCD摄像机(2)的光轴的夹角大于0度小于90度；待测物体(4)在投影系统(1)的投影范围之内，待测物体(4)在CCD摄像机(2)的视场之内，所述的计算机(3)的输入端与所述的CCD摄像机(4)的输出端相连，其特征在于，该方法包括如下步骤：①光学条纹图的采集：投影系统(1)投影正弦结构光场至待测物体(4)的表面；通过计算机(3)控制CCD摄像机(2)拍摄经过被测物体调制的光学条纹图并存储；设定光学条纹图行方向为x方向，列方向设为y方向，则光学条纹图的强度I'(x)如下列公式所示：I'(x,y)＝I1(x,y)+I2(x,y)cos[2πfx+Δφ(x,y)]+noise，其中，I1(x,y)为背景光成分强度，I2(x,y)为光学条纹图的调制强度，f为光学条纹图的基频，Δφ(x,y)为由待测物体三维面形高度h信息引起的调制相位，noise表示噪声；②非下采样轮廓波变换最佳分解层数确定：设定非下采样轮廓波变换的分解层数L从1到n变化，n的取值范围为3～20的整数，每次增加1层；各层的分解方向数设定为m，m的取值范围为1～2s的整数，s表示当前层的序数；对光学条纹图进行非下采样轮廓波变换；每次变换后，提取非下采样轮廓波变换系数中的低通子带系数，然后作逆非下采样轮廓波变换，重建低频成分图像，并根据下列公式计算低频成分图像的能量EL，其中，X、Y分别为所述光学条纹图的行数和列数；计算最佳分解层数L0公式如下：其中，E(L)表示随着L的变化低频成分图像能量构成的函数，表示E(L)对L的偏导数的绝对值；③非下采样轮廓波变换分解：以分解层数为L0、各层的分解方向数为1对光学条纹图进行非下采样轮廓波变换，得到非下采样轮廓波变换系数；④非下采样轮廓波变换系数收缩：设定步骤③中得到的非下采样轮廓波变换系数的低通子带系数的值为0，进行非下采样轮廓波变换系数收缩，然后对收缩后的非下采样轮廓波变换系数作逆非下采样轮廓波变换，重建光学条纹图，实现背景光成分抑制。2CN105426898A说明书1/4页基于非下采样轮廓波变换的光学条纹图背景光成分抑制方法技术领域[0001]本发明涉及光学图像处理，特别是一种基于非下采样轮廓波变换的光学条纹图[0002]背景光成分抑制方法。背景技术[0003]光学条纹图是结构光投影三维面形测量技术中被测物体三维面形信息的载体。实测的光学条纹图常包含代表背景光的低频成分、基频成分以及高频噪声成分。其中基频成分包含了被测物体的三维面形信息。对光学条纹图进行高精度快速处理，抑制背景光成分和噪声成分，获取基频成分并提取其物理量信息是实现三维面形快速高精度测量的关键。[0004]变换域光学条纹图背景光成分抑制方法在进行测量的同时即可实现对背景光成分的抑制，即不需要拍摄额外的图像也不需要改变现有测量系统，具有速度快、成本低的优点。典型的方法有窗口傅里叶变换方法(在先技术1：WenjingChen,XianyuSu,YpCao,QcZhang,LqXiang,MethodforeliminatingzerospectruminFouriertransformprofilometry.Optics&LasersinEngineering,43,1267-1276(2005))、离散小波变换方法(在先技术2：许庆红、钟约先、由志福，基于小波变换的解相技术研究，光学学报，20(1