一种图像移相评价和相位计算方法与流程

本发明属于光学测量，具体涉及一种图像移相评价和相位计算方法。

背景技术：

1、随着时代发展和科学进步，光学领域处于飞速发展的上升期，因而对光学仪器加工和测量的要求也快速提高。在衍射光栅或者干涉仪等仪器的制作过程中，对这些光学仪器的抗振能力和成像效果的评价可以基于移相评价的方法去实现。

2、目前比较普遍使用的移相评价和相位计算的方法是空间同步移相技术和抗振算法，存在以下不足：

3、（1）系统的光路设计一般是非共光路，容易引入系统误差，对系统设计要求很高；

4、（2）多部ccd获取干涉图需要考虑到ccd间的光学性能差异；

5、（3）即便用单部ccd将不同移相的干涉图成像至其不同区域，也要考虑像素匹配或图像质量的问题。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种图像移相评价和相位计算方法，通过以下技术方案实现：

2、s1：获取图像发生模块成像得到的原始视频，对所述原始视频按照预设的帧数进行分组得到视频计算组；

3、s2：对每一个视频计算组中包含的帧计算灰度平均值，得到灰度均值计算单元，对所述灰度均值计算单元计算灰度共生矩阵；

4、s3：对所述灰度共生矩阵计算特征描述参数，根据所述特征描述参数构建图像特征向量，对所述图像特征向量计算移相量；

5、s4：将所述移相量中出现次数最多的移相量作为所述视频计算组的移相量，根据所述移相量计算移相评价指标；

6、s5：当所述移相评价指标在预设的阈值范围内时，将所述原始视频的相位信息输出为最终相位信息，当所述移相评价指标在超出阈值范围外时对所述视频计算组执行s6；

7、s6：根据所述移相量计算移相量分布和波动系数，根据所述波动系数计算相位分布，当所述移相量分布和所述相位分布满足迭代条件时，调整初相位后计算所述移相量分布和所述相位分布，当所述移相量分布和所述相位分布不满足迭代条件时，将所述移相量分布和所述相位分布输出为最终相位信息。

8、具体地，s2中的灰度平均值的计算方法为去一个像素位置在所述视频计算组中每一帧的灰度值，对所述灰度值计算平均值得到所述像素位置的灰度平均值，所述灰度平均值构成所诉和灰度均值计算单元。

9、具体地，灰度共生矩阵的计算公式为：，其中， i( x, y)表示像素点( x, y)的灰度值， i( x, y, d)表示像素点( x, y)在方向 θ距离 d处的灰度值， count{ s}表示以像素点( x, y)为中心的范围内灰度对( i, j)出现的频次。

10、具体地，s3中的特征描述参数包括：均质性参数 i hom、离散性参数 i var、粗糙性参数 i rou和相异性参数 i dis，根据所述特征描述参数构建的图像特征向量为 f( x, y)=( i hom, i var, i rou, i dis)。

11、具体地，均质性参数 i hom的计算公式为：，其中，k为所述灰度共生矩阵的阶数；

12、所述离散性参数 i var的计算公式为：；

13、所述粗糙性参数 i rou的计算公式为：；

14、所述相异性参数 i dis的计算公式为：。

15、具体地，s3中的计算移相量的计算公式为：，其中，表示像素点( x, y)的移相量， k表示所述视频计算组中的帧数。

16、具体地，s4中的移相评价指标包括：移相稳定性指标值、移相准确性指标值和移相总体质量指标值，其中，所述移相稳定性指标值的计算方法为：对所述视频计算组计算所述移相量得到移相量集，对所述移相量集使用公式得到所述移相稳定性指标值，其中， l为所述视频计算组，数量为l，为所述移相量集的平均值；

17、所述移相准确性指标值的计算方法为：对所述移相量集使用公式得到所述移相准确性指标值；

18、所述移相总体质量指标值的计算方法为：对所述移相量集使用公式得到所述移相总体质量指标值，其中，o为所述视频计算组的样本区域面积，为所述视频计算组中移相量累加后求得的平均值，为所述计算视频组中移相量的最大值。

19、具体地，s6中的迭代条件为，其中为迭代精度，设定为一个小量； t表示迭代次数且大于1，当此公式成立时停止迭代。

20、本发明的有益效果为：

21、通过对光学成像图像的灰度分布进行计算和评价来判断成像图像的移相效果，在移相效果超出阈值后对相位信息进行迭代计算，使最终成像效果更准确。

技术特征：

1.一种图像移相评价和相位计算方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述s2中的灰度平均值的计算方法为去一个像素位置在所述视频计算组中每一帧的灰度值，对所述灰度值计算平均值得到所述像素位置的灰度平均值，所述灰度平均值构成所诉和灰度均值计算单元。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述灰度共生矩阵的计算公式为：，其中，i(x,y)表示像素点(x,y)的灰度值，i(x,y,d)表示像素点(x,y)在方向θ距离d处的灰度值，count{s}表示以像素点(x,y)为中心的范围内灰度对(i,j)出现的频次。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述s3中的特征描述参数包括：均质性参数ihom、离散性参数ivar、粗糙性参数irou和相异性参数idis，根据所述特征描述参数构建的图像特征向量为f(x,y)=(ihom, ivar, irou,idis)。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述均质性参数ihom的计算公式为：，其中，k为所述灰度共生矩阵的阶数；

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述s3中的计算移相量的计算公式为：，其中，表示像素点(x,y)的移相量，k表示所述视频计算组中的帧数。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述s4中的移相评价指标包括：移相稳定性指标值、移相准确性指标值和移相总体质量指标值，其中，所述移相稳定性指标值的计算方法为：对所述视频计算组计算所述移相量得到移相量集，对所述移相量集使用公式得到所述移相稳定性指标值，其中，l为所述视频计算组，数量为l，为所述移相量集的平均值；

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述s6中的迭代条件为，其中为迭代精度，设定为一个小量；t表示迭代次数且大于1，当此公式成立时停止迭代。

技术总结
本发明涉及一种图像移相评价和相位计算方法，属于光学测量技术领域。其中，该方法包括：获取图像发生模块成像得到的原始视频，对视频进行分组得到视频计算组。对每一个视频计算组中包含的帧计算灰度共生矩阵。对灰度共生矩阵计算特征描述参数，构建图像特征向量，计算移相量。将移相量中出现次数最多作为视频计算组的移相量，根据移相量计算移相评价指标。当移相评价指标在阈值内时，输出最终相位信息，当移相评价指标在阈值外时进行相位迭代计算。计算移相量分布和相位分布，当移相量分布和相位分布满足迭代条件时，调整初相位后再次进行计算，当不满足迭代条件时，输出最终相位信息。不需要借助硬件，使最终成像效果更准确。

技术研发人员：祝沛
受保护的技术使用者：上海乾曜光学科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/21