组合条纹相位解调方法、装置、计算机设备及存储介质

本发明涉及计算机软件，特别涉及组合条纹相位解调方法、装置、计算机设备及存储介质。

背景技术：

1、条纹投影技术因其具有非接触检测、速度快、精度高且能够实现全场测量等优点，被广泛应用于工业零部件检测、逆向工程、质量控制、文物数字化等众多领域。在这里，解调相位和相位展开是条纹投影技术中的关键过程。目前，相位解包裹方法主要可分为时间相位展开算法和空间相位展开算法两大类，其中，时间相位展开算法是将每个像素点的相位值进行独立计算，再进行立体匹配，如此可以有效避免误差累计，并具有较高的实用性。

2、当前，使用最为广泛的两种时间相位展开算法分别为格雷编码加相移算法和多频外差原理。然而，这两种算法都存在一个不可避免的问题，即牺牲了时间，也就是说，需要投影的条纹图比较多，导致效率不高。例如常用的格雷编码加相移法，该方法对于横向分辨率为1280的相机，即使使用步数较少的相移，如四步相移时，一般还需要额外的四张或五张格雷码图(五张应用于互补格雷码的情况)，即测量一次需要投影8张或九张图片，导致效率太低，而且额外增加的格雷码图对于精度的提升没有任何的作用。又例如对于多频外差来说，即使使用双频外差和相移步数最低的三步相移，也需要投影六张条纹图，而当使用三频加四步相移时，则需要投影的条纹图会增加至12张。

3、可见，目前主流的两种时间相位展开算法所需投影的条纹图数量较多，大大降低了重建或测量的效率。而基于傅里叶变换的解调相位及结合多频外差法的相位展开方法虽说也可以提高投影采集的效率，但由于傅里叶变换法解调相位实际只利用了一副条纹图得到相位，这也就导致最终的精度不足，进而导致该方法的适用范围比较窄。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种组合条纹相位解调方法、装置、计算机设备及存储介质，旨在提高相位解调的效率和精度。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种组合条纹相位解调方法，包括：

3、获取n张不同频率的条纹图；其中，n≥3；

4、利用傅里叶变换法计算得到每一所述条纹图的初始包裹相位；

5、基于多频外差原理对每一所述初始包裹相位进行相位解包裹，得到每一初始包裹相位对应的绝对相位；

6、获取各所述绝对相位之间的相位差，并将所述相位差作为各所述条纹图之间的相位差；

7、根据各所述条纹图之间的相位差，利用非周期条纹解调方法计算得到所述条纹图的最终包裹相位。

8、第二方面，本发明实施例提供了一种组合条纹相位解调装置，包括：

9、条纹图获取单元，用于获取n张不同频率的条纹图；其中，n≥3；

10、初始计算单元，用于利用傅里叶变换法计算得到每一所述条纹图的初始包裹相位；

11、相位解包裹单元，用于基于多频外差原理对每一所述初始包裹相位进行相位解包裹，得到每一初始包裹相位对应的绝对相位；

12、相位差获取单元，用于获取各所述绝对相位之间的相位差，并将所述相位差作为各所述条纹图之间的相位差；

13、最终计算单元，用于根据各所述条纹图之间的相位差，利用非周期条纹解调方法计算得到所述条纹图的最终包裹相位。

14、第三方面，本发明实施例提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面所述的组合条纹相位解调方法。

15、第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述的组合条纹相位解调方法。

16、本发明实施例提出了一种基于傅里叶变换法+多频外差+非周期解相位相结合的三维测量方法。本发明实施例针对于常用的时间相位展开算法所需投影的条纹图数量过多的问题，例如主要出现在额外用于辅助相位展开的格雷码图或第二组频率的条纹图，本发明实施例将不再额外投影格雷码图和第二组频率的条纹图，而是采用非周期的相位条纹图。而对于采用的非周期的相位条纹图，本发明实施例首先利用傅里叶变换法对条纹图解出不同频率的包裹相位。然后利用多频外差原理，选择合适的条纹周期解出不同周期条纹图的展开相位，但由于傅里叶变换法解出来的包裹相位精度相较于相移法解出来的包裹相位要低，因此本发明实施例采用非周期解相移条纹相位方法将原有相位解出来，再利用多频外差法解出来的系数关系去展开该相位。如此不仅有效降低了需要投影和采集的图像数，大大提高了重建或测量的效率，而且相比于傅里叶变换解调相位+多频外差相位展开的方法，本发明实施例最终解出来的包裹相位利用上了多幅相移条纹图，从而使最终包裹相位的精度得到提高。

技术特征：

1.一种组合条纹相位解调方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的组合条纹相位解调方法，其特征在于，所述利用傅里叶变换法计算得到每一所述条纹图的初始包裹相位，包括：

3.根据权利要求2所述的组合条纹相位解调方法，其特征在于，所述获取各所述绝对相位之间的相位差，并将所述相位差作为各所述条纹图之间的相位差，包括：

4.根据权利要求3所述的组合条纹相位解调方法，其特征在于，所述根据各所述条纹图之间的相位差，利用非周期条纹解调方法计算得到所述条纹图的最终包裹相位，包括：

5.根据权利要求4所述的组合条纹相位解调方法，其特征在于，所述根据各所述条纹图之间的相位差，利用非周期条纹解调方法计算得到所述条纹图的最终包裹相位，还包括：

6.一种组合条纹相位解调装置，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的组合条纹相位解调装置，其特征在于，所述初始计算单元包括：

8.根据权利要求7所述的组合条纹相位解调方法，其特征在于，所述相位差获取单元包括：

9.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述的组合条纹相位解调方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述的组合条纹相位解调方法。

技术总结
本发明公开了组合条纹相位解调方法、装置、计算机设备及存储介质，该方法包括：获取N张不同频率的条纹图；其中，N≥3；利用傅里叶变换法计算得到每一所述条纹图的初始包裹相位；基于多频外差原理对每一所述初始包裹相位进行相位解包裹，得到每一初始包裹相位对应的绝对相位；获取各所述绝对相位之间的相位差，并将所述相位差作为各所述条纹图之间的相位差；根据各所述条纹图之间的相位差，利用非周期条纹解调方法计算得到所述条纹图的最终包裹相位。本发明基于傅里叶变换法、多频外差原理和非周期条纹解调方法对非周期相移条纹进行相位解调，能够有效提高相位解调的效率和精度。

技术研发人员：汤其剑,吴晓静,李燕飞,刘晓利,蔡泽伟,彭翔
受保护的技术使用者：深圳大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/12