[发明专利]一种基于FPP的水下光学测量误差补偿方法

权利要求书

1.一种基于FPP的水下光学测量误差补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：通过投影仪将相移的正弦条纹图案投射到水下的被测物体上，并通过相机捕获从被测物体表面反射的条纹图案；

步骤2：基于相机捕获的条纹图案，通过相移算法计算得到第一组条纹包裹相位；

步骤3：将希尔伯特变换引入捕获的条纹图案，进而通过相移算法计算得到第二组条纹包裹相位；

步骤4：通过对两组条纹包裹相位求平均进行误差补偿，得到补偿后的条纹包裹相位，由此得到相机像素与投影仪像素之间的对应关系，实现水下目标的三维光学重建；

所述步骤2中设相机捕获的条纹图案为：

，

其中A和B分别是捕获条纹图案的背景和幅度，表示相机像素的坐标，表示第一组条纹包裹相位，N表示相移步数，且条纹幅度通过以下公式进行计算：

，

进一步通过最小二乘算法计算得到：

；

所述步骤3中引入希尔伯特变换后的条纹图案为：

，

其中，、分别为引入HT后的前向散射分量和后向散射分量，且引入HT后的前向散射分量为：

，

引入HT后的后向散射分量为：

，

其中，e表示自然常数，Q表示与水体浑浊度有关的经验阻尼因子，T表示经验常数，表示呈高斯分布的随机噪声，进而通过相移算法计算得到第二组条纹包裹相位：

。

2.根据权利要求1所述的一种基于FPP的水下光学测量误差补偿方法，其特征在于，所述步骤1中采用多重采样方法进行条纹捕获，即：通过相机对被测物体表面反射的相移正弦条纹图案进行M次捕获，并对捕获的M组相移正弦条纹图案求平均，最终得到一组理想的相移正弦条纹图案。

3.根据权利要求1所述的一种基于FPP的水下光学测量误差补偿方法，其特征在于，所述步骤4中补偿后的条纹包裹相位为：

，

进而通过时间相位展开算法进行解包裹：

，

其中K是坐标对应的条纹级次，最后得到每个相机像素对应的投影仪像素：

1）若投影的条纹为水平条纹，则；

2）若投影的条纹为竖直条纹，则；

其中表示空间频率，表示投影仪像素的坐标。