[发明专利]一种基于高斯函数的光纤干涉条纹图像背景光补偿方法

摘要

本发明公开了一种基于高斯函数的光纤干涉条纹图像背景光补偿方法，主要克服了传统方法导致的干涉条纹图像中背景光不一致，同时避免了条纹产生相位畸变；其实现过程是：(1)由单一分量法对面阵相机采集到的光纤干涉条纹图像进行灰度变换；(2)提取干涉条纹图像内中心条纹切线方向像素灰度值分布曲线；(3)利用曲线拟合方法求解分布曲线的高斯函数数学模型；(4)求解对应的反高斯函数数学模型；(5)基于光纤干涉条纹图像尺寸构建二维反高斯函数变换曲面；(6)由二维反高斯函数变换曲面对灰度变换后光纤干涉条纹图像进行补偿处理；本发明在基于光纤干涉条纹投影的狭小空间内及小尺寸物体的三维形貌的精密测量领域有着重要的应用价信。

主权项

一种基于高斯函数的光纤干涉条纹图像背景光补偿方法，包括下列步骤：(1)采用单一分量法对通过面阵相机实际采集到的光纤干涉条纹图像进行灰度变换；(2)提取通过单一分量法进行灰度变换后的光纤干涉条纹图像的中心条纹切线方向上像素灰度值分布曲线；(3)通过曲线拟合方法求解出步骤(2)中得到的像素灰度值分布曲线的高斯函数数学模型；(4)基于步骤(3)中得到的高斯函数数学模型求解其对应的反高斯函数数学模型；(5)基于面阵相机采集的光纤干涉条纹图像的尺寸构建由步骤(4)得到的反高斯函数数学模型对应的二维反高斯函数变换曲面；(6)通过由步骤(5)中构建的变换曲面对面阵相机采集到经灰度变换后的光纤干涉条纹图像背景光进行补偿处理；步骤(1)中，通过加权平均值法对实际采集到的基于红、绿、蓝三基色的彩色光纤干涉条纹图像转换为单一灰度条纹图像，其对应的数学转换公式表示为：I＝W_RI_R+W_GI_G+W_BI_B；其中I为经灰度变换后光纤干涉条纹图像中某一位置上的像素灰度值；I_R，I_G，I_B分别为彩色光纤干涉条纹图像中的红、绿、蓝分量值；W_R，W_G，W_B分别为数学转换公式中红、绿、蓝分量所占比例权值，其中W_R+W_G+W_B＝1；若将某一分量的比例权值设置为1，其他设置为0，即为单一分量法；步骤(2)中，由于从两光纤端面辐射至世界空间中为高斯分布光束；因此通过面阵相机实际采集到的经灰度变换后的光纤干涉条纹图像内中心条纹切线方向上像素灰度值呈现为中间高，两端低的高斯函数分布特点；步骤(3)中，利用基于高斯函数的曲线拟合方法，求得由面阵相机采集到的经灰度变换后的光纤干涉条纹图像内中心条纹切线方向上的像素灰度值分布曲线的数学模型为：I*＝aexp[‑x²／c²]；其中I*为光纤干涉条纹图像内中心条纹切线方向上的某一坐标位置上的像素灰度值；a为光纤干涉条纹图像背景光幅度常量；x为光纤干涉条纹切线方向上的像素坐标位置；c高斯函数的束腰半径常量；步骤(4)中，求解得到的反高斯函数模型表达式为：其中I**为I*的倒数；步骤(5)中，构建的二维反高斯函数变换曲面对应的数学模型表达式为：其中K为变换曲面的变换值；y为光纤干涉条纹图像内中心法线方向上的像素坐标位置；步骤(6)中，将构建的二维反高斯函数变换曲面与面阵相机采集的经灰度变换后的光纤干涉条纹图像进行对应像素的逐点相乘处理，即可实现对图像中背景光的补偿。