[发明专利]一种基于改进枝切法的激光散斑相位解包裹方法

说明书

一种基于改进枝切法的激光散斑相位解包裹方法，步骤为：1)输入激光散斑干涉相位图，求解出激光散斑干涉相位图中的所有残差点；2)根据受力公式求出当前每个残差点受到外界的电磁力，同时设定电磁力的阈值；3)计算所受电磁力大于阈值的残差点所在邻域内的明暗分界线方向；4)通过上述明暗分界线方向和电磁力方向关系，依次对所受电磁力大于阈值的残差点所在邻域进行“缝合”或“撕裂”处理，使得电性相反的残差点不断靠近或重合消失，生成处理后的激光散斑干涉相位图；5)重复步骤1)、2)、3)、4)，直到所有残差点都消失或所受电磁力都小于等于阈值时结束；6)根据现存残点设置枝切线；7)沿枝切线标识的路径进行图像解包裹，得到激光散斑干涉相位解包裹图。

技术领域

本发明属于激光散斑干涉测量领域，涉及一种激光散斑相位解包裹方法。

背景技术

散斑干涉相位图解包裹是激光散斑测量的关键步骤，Goldstein枝切法解包裹算法由于可识别残差点，防止误差传递，解缠精度高的特点，可用于激光散斑干涉相位图解包裹。但当激光散斑干涉相位图相干性差、信噪比低、残次点比较多时，难以准确设置枝切线，计算速度变慢,容易形成“孤岛区域”，造成解包裹失败，出现拉丝和斑块现象。

针对以上问题通有两种常用解决思路：一是将枝切法与其它算法搭配使用，如“枝切法和质量图相结合的INSAR相位解缠的新算法”、“枝切法与曲面拟合方法”、“枝切法与最小不连续法融合算法”等，在不适合枝切法解包裹时用其它算法补充，提高解包裹成功率；二是改进枝切法操作步骤，如在设置枝切线时采用“一种求解最短枝切长度问题的学习算法”，采用求解最短枝切长度的学习算法，科学设置枝切线。采用“基于Goldstein枝切算法的MR相位解缠方法”通过引入最小生成树算法，利用掩模、滤波和最近邻域偶极子对消除等步骤，减少残差点数量，消除枝切线的重复连接、闭合回路问题，进行枝切线优化。前一类方法是枝切法应用过程的优化，后一类方法是枝切法算法的改进，主要集中于滤波处理、减少残差点和配置枝切线的算法改进。这两类方法各有优点，但仍然不能彻底解决残点分布密集区域解包裹速度慢，枝切线容易闭合造成区域性展开误差成功率低的问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服激光散斑测量领域利用传统Goldstein枝切法进行图像解包裹现有技术的不足，提供了一种改进枝切法的激光散斑相位解包裹方法，利用残差点电磁力和小区域明暗分界线方向关系，多轮对残差点所在小区域进行图像平滑处理或增加明暗跳变操作，即“缝合”或“撕裂”处理，用以快速消除激光散斑干涉相位图内的残差点，在确保正常区域准确解包裹的同时大幅缩短传统Goldstein枝切法在设置枝切线和图像解包裹时间，实现传统Goldstein枝切法解包裹算法在激光散斑测量仪器中的工业应用。

本发明的技术方案是：一种基于改进枝切法的激光散斑相位解包裹方法，包括如下步骤：

1)输入激光散斑干涉相位图，求解出激光散斑干涉相位图中的所有残差点；

2)将残差点当作带着正负单位电量的“电子”，将激光散斑干涉相位图图片区域当作电磁力场，根据受力公式求出当前每个残差点受到外界的电磁力，同时设定电磁力的阈值；

3)计算所受电磁力大于阈值的残差点所在邻域内的明暗分界线方向；

4)通过上述明暗分界线方向和电磁力方向关系，依次对所受电磁力大于阈值的残差点所在邻域进行“缝合”或“撕裂”处理，使得电性相反的残差点不断靠近或重合消失，生成处理后的激光散斑干涉相位图；

5)当所受电磁力大于阈值的残差点存在时，重复步骤1)、2)、3)、4)。直到所有残差点都消失或所受电磁力都小于等于阈值时结束；

6)根据现存残点设置枝切线；

7)沿枝切线标识的路径进行图像解包裹，得到激光散斑干涉相位解包裹图。

所述步骤1)中通过Goldstein枝切法求出激光散斑干涉相位图中的所有残差点。