[发明专利]一种相位展开方法及系统

说明书

本发明实施例提供了一种相位展开方法及系统，该方法包括：根据投射到被测物体表面的结构光获得所述被测物体的截断相位；通过拍摄得到参考平面并获取参考平面展开相位，根据所述截断相位和所述参考平面展开相位进行展开操作，得到第一相位分布结果；构建虚拟平面连续相位，根据所述截断相位和所述虚拟平面连续相位进行展开操作，得到第二相位分布结果；将所述第一相位分布结果和所述第二相位分布结果进行相位区域融合，得到所述被测物体的展开相位及高度分布结果。本发明通过增加虚拟平面连续相位来辅助相位展开，进行多次分级相位展开后，结合多个展开相位得到最终正确的展开相位，展开速度快且不易发生误差传递蔓延和扩散。

技术领域

本发明涉及计算机测量计算领域，具体而言，涉及一种相位展开方法及系统。

背景技术

近年来，随着计算机技术，光学和光电子技术的迅速发展，物体的三维面形测量具有重要的意义。基于相位分析类的光学三维面形测量方法因为具有非接触、测量速度快、精度高等优点，已得到深入研究并且被广泛应用。这一类方法是将被测面形的高度分布调制到投影光场的相位变化中，分析获取到的变形条纹图，计算得到对应的相位分布来重建被测物体的三维面形分布。由于相位分布是通过反正切函数运算得到，计算出的相位值被截断在函数主值范围(-π,π]内，呈锯齿形的不连续状分布，通常称为相位被截断了。因此，在重建被测物体的高度分布之前，必须将此截断的相位恢复为原有的连续相位，需要在相位间断点处加减2nπ的方法进行修正，这一过程就是相位展开。

传统的空间相位展开方法是在截断相位二维空间中按照一定路径逐点搜索定位截断点进行相位展开，较为费时，而且一些算法会在展开路径上造成“拉丝”状的错误蔓延累计；时间相位展开方法可以避免该类错误，但需要投影和获取多幅条纹周期不同或者对每个条纹周期进行级次标记的图像，利用周期之间的关系或者编码级次进行时间轴上的相位展开，该类方法给测量和重建均带来了时耗和复杂度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种相位展开方法及系统，以改善上述问题。

本发明实施例提供一种相位展开方法，应用于虚拟相位平面展开装置，所述方法包括：

根据投射到被测物体表面的结构光获得所述被测物体的截断相位；

通过拍摄得到参考平面并获取参考平面展开相位，根据所述截断相位和所述参考平面展开相位进行展开操作，得到第一相位分布结果；

构建虚拟平面连续相位，根据所述截断相位和所述虚拟平面连续相位进行展开操作，得到第二相位分布结果；

将所述第一相位分布结果和所述第二相位分布结果进行相位区域融合，得到所述被测物体的展开相位及高度分布结果。

本发明另一实施例提供一种相位展开系统，应用于多平面相位展开装置，所述系统包括截断相位获取模块、第一展开模块、第二展开模块以及融合模块；

所述截断相位获取模块用于根据投射到被测物体表面的结构光获得所述被测物体的截断相位；

所述第一展开模块用于通过拍摄得到参考平面并获取参考平面展开相位，根据所述截断相位和所述参考平面展开相位进行展开操作，得到第一相位分布结果；

所述第二展开模块用于构建虚拟平面连续相位，根据所述截断相位和所述虚拟平面连续相位进行展开操作，得到第二相位分布结果；

所述融合模块用于将所述第一相位分布结果和所述第二相位分布结果进行相位区域融合操作，得到所述被测物体的展开相位及高度分布结果。

本发明实施例提供的相位展开方法及系统，通过在参考平面展开相位的基础上构建虚拟平面连续相位来辅助被测物体表面的相位展开，进行多次分级相位展开，结合多个展开相位结果以得到最终正确的展开相位。本发明提供的相位展开方法无需标记与编码，展开速度快，且不需在二维平面内进行逐点空间相位展开，不会产生误差传递蔓延和扩散。