[发明专利]一种基于Zernike多项式与WKF的相位解包裹方法

权利要求书

1.一种基于Zernike多项式与WKF的相位解包裹方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、建立基于Zernike多项式拟合的包裹相位空间动态模型，将Zernike多项式从极坐标转换为直角坐标系，计算Zernike多项式Z_i(x,y)，确定包裹相位图与Zernike多项式的关系，得到真实相位φ(x,y)包含未知数的表达式；

S2、记录包裹相位图中非四周边界的任意一像素点(i,j)与其8邻域的一阶差分绝对值D_ij，确定点(i,j)的质量R(i,j)，然后剔除R5的高噪声点，R为点的质量，点(i,j)的质量R(i,j)为：

R(i,j)＝T(D_ij(1),th)+T(D_ij(2),th)+…+T(D_ij(8),th)

其中，T(·,th)为阈值运算；

S3、根据步骤S1得到的真实相位φ(x,y)和步骤S2得到的质量R(i,j)，利用包裹卡尔曼滤波算法确定Zernike多项式的系数

S4、用参数CH表示Zernike多项式高阶系数与低阶系数的比值，并将其与阈值cth比较，判断步骤S3中包裹卡尔曼滤波算法的计算结果是否发散；

若包裹卡尔曼滤波算法收敛，计算最终的真实相位φ(x,y)；

若包裹卡尔曼滤波算法发散，进行再包裹运算得到重复步骤S2至S4直至包裹卡尔曼滤波算法收敛，计算出真实相位φ(x,y)，完成相位解包裹。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，真实相位φ(x,y)为：

其中，Z_i(x,y)为定义在单位圆内的正交Zernike多项式的第i阶，c_i为相对应的待定系数，为Zernike多项式总共所用到的阶数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，包裹相位与Zernike多项式的关系：

其中，为包裹后的相位，为包裹运算，为Zernike多项式总共所用到的阶数。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3具体为：

S301、初始化l＝0时对应的状态向量和其协方差矩阵P；

S302、对状态向量和其协方差矩阵P在第l个有效像素点进行先验估计；

S303、基于卡尔曼增益，更新状态向量和其协方差矩阵P的后验估计；

S304、重复步骤S302和S303直至所有的有效像素点都参加计算，得到最终的Zernike多项式系数

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤S303中，定义预先设定好的测量误差协方差矩阵Σ＝100。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S4中，阈值cth＝0.1。