[发明专利]一种快速相位解包裹算法

权利要求书

1.一种快速相位解包裹算法，其特征在于：

利用N步相移算法求解包裹相位；利用N幅正弦条纹图制作Mask；利用包裹相位和连通域标记算法求解条纹级次；根据条纹级次进行相位解包裹获得用于三维重建的绝对相位。

2.根据权利要求1所述一种快速相位解包裹算法，其特征在于，绝对相位求解方法，相机采集经待测物体调制后的N幅正弦相移条纹图，其光强分布如下：

公式(1)中，I_k(x,y)为相机采集的正弦相移条纹图中像素坐标为(x,y)的光强，I'(x,y)为平均灰度，I”(x,y)为条纹幅值，为待求物体包裹相位，为相移大小。

3.根据权利要求2所述一种快速相位解包裹算法，其特征在于，绝对相位求解方法，利用N步相移算法求解包裹相位，求解方法如公式(2)所示：

4.根据权利要求3所述一种快速相位解包裹算法，其特征在于，绝对相位求解方法，制作Mask的过程如下所示：

首先对相机采集到的N幅正弦相移条纹图进行求和，取平均值，利用公式(3)计算得到平均灰度：

然后利用公式(4)将平均灰度图做二值化图像处理，得到用于分割物体相位区域、消除背景的Mask；

I^mask(x,y)＝im2bw[I'(x,y)] (4)。

5.根据权利要求3或4所述一种快速相位解包裹算法，其特征在于，绝对相位求解方法，求解条纹级次K的方法如下所示：

由公式(2)反正切函数求解得到的包裹相位被限制在[-π，π]，首先，我们对包裹相位分别按公式(5)和公式(6)进行正反两次二值化处理，分别得到两个相反的二值化结果和

然后，将上述二值化后的结果和分别与Mask卷积，得到卷积后的结果和如公式(7)和公式(8)所示：

接着，利用连通域标记算法来确定条纹级次；我们使用MATLAB图像处理工具箱的bwlabel函数分别标记和图像的连通域，该函数本质上是标记二维二值图像中的连通域；第一步，先用bwlabel函数标记就可以得到第一个初始连通域标记值K^right(x,y)，它对应为每个条纹级次的右半部分，其左半部分为零，如公式(9)所示：

第二步，同样用bwlabel函数标记就可以得到第二个初始连通区域标记值K^left(x,y)，它对应为每个条纹级次的左半部分，其右半部分为零，如公式(10)所示：

得到这两个初始标记值，就可以利用公式(11)将这两个值逐像素对应相加合并，计算得到完整的条纹级次；

K(x,y)＝K^right(x,y)+K^left(x,y) (11)。

6.根据权利要求5所述一种快速相位解包裹算法，其特征在于，绝对相位求解方法，根据条纹级次进行相位解包裹的方法如下所示：

一旦求得条纹级次K，物体的绝对相位Φ(x,y)就可以通过公式(12)求得：