【摘要】 一种新的基于小波变换的三维测量方法。其主要目的在于精确得求解出条纹图像的相位分布，由相位分布得到物体的三维形貌信息。其实现步骤为：将一幅黑白正弦条纹图像投影到被测物体上。对CCD采集到的变形条纹图像逐行进行小波变换，通过检测小波脊线求解相对相位分布，同时记录小波脊线位置的小波变换尺度因子建立质量图。根据质量图将相对相位分布分成可靠性高低的两个部分，可靠性高的部分采用扫描线算法直接进行相位展开，可靠性低的部分根据质量图指导，采用洪水算法相位展开，得到条纹图像的绝对相位分布。根据相位高度转换公式由绝对相位分布获取被测物体的三维信息。 【专利类型】发明申请 【申请人】东南大学 【申请人类型】学校 【申请人地址】210096 江苏省南京市四牌楼2号 【申请人地区】中国 【申请人城市】南京市 【申请人区县】玄武区 【申请号】CN201010565765.1 【申请日】2010-11-30 【申请年份】2010 【公开公告号】CN102032877A 【公开公告日】2011-04-27 【公开公告年份】2011 【授权公告号】CN102032877B 【授权公告日】2012-05-23 【授权公告年份】2012.0 【IPC分类号】G01B11/24 【发明人】达飞鹏; 黄昊 【主权项内容】1.一种基于小波变换的三维测量方法，具体步骤如下： 步骤1：将黑白条纹图像投影到被测物体表面，使用CCD对被测物体表面进行拍摄，得到一幅高度为c、宽度为r的变形条纹图像g(x，y)： g(x，y)＝A(x，y)+B(x，y)cos[2πf0x+φ(x，y)] 其中，A(x，y)是背景光强分布，B(x，y)是物体表面反射率，f0是正弦条纹频率，φ(x，y)是待求的相对相位分布图，(x，y)表示变形条纹图像的二维坐标， 步骤2：对变形条纹图像逐行做小波变换，得到变形条纹图像的相对相位分布图，具体过程如下： 步骤2.1：将y视为常数，采用一维连续小波变换对变形条纹图像g(x，y)的第y行进行处理，处理过程为： 其中，a是尺度因子，取值范围为10到50，每隔0.2取一个值，b是平移因子，取值范围为1到条纹图像宽度r，每隔1取一个值，单位为像素，获得的W(a1，b)是一个200行r列的二维复数矩阵，a1是矩阵W(a1，b)中元素的行标号，称第y行小波变换矩阵， M*a，b(x)是Ma，b(x)的共轭函数，M(x)是小波函数，表达式如下： 其中，fb是小波函数的带宽，fc是小波函数的中心频率，i为单位复数， 步骤2.2：求取条纹图像的最佳尺度因子分布图ar(x，y)和相对相位分布图φ(x，y)，求取ar(x，y)和φ(x，y)在坐标(x，y)处数值的方法如下： 求出W(a1，b)的对应的模矩阵A(a1，b)和角度矩阵 矩阵A(a1，b)第x列中值最大的元素，求出该元素在矩阵A(a1，b)中的行标号为amax，则arx＝10+0.2×amax，arx为条纹图像的最佳尺度因子分布图ar(x，y)在坐标(x，y)处数值，矩阵 中第x列中行标号为amax的元素数值为条纹图像的相对相位分布图φ(x，y)在坐标(x，y)处数值， 遍历条纹图像所有坐标点，求得条纹图像的最佳尺度因子分布图ar(x，y)和相对相位分布图φ(x，y)， 步骤3：建立质量图Q(x，y)， 步骤3.1：对频率为f0的一维正弦信号做小波变换： 求出二维复数矩阵W1(a1，b)的模矩阵A1(a1，b)，每列元素中数值最大的元素，记录其行标号，求得这些行标号的平均值 求得最优尺度因子ar1： 步骤3.2：求质量图Q(x，y)： Q(x，y)＝|ar(x，y)-ar1| 步骤4：根据质量图Q(x，y)将相对相位分布图φ(x，y)分成两个部分， 步骤4.1：建立高度c，宽度r的0值矩阵D， 步骤4.2：遍历质量图Q(x，y)的每一个点，求出在质量图Q(x，y)中出现频率最高的元素数值Q1，得到阈值T＝1.05×Q1， 步骤4.3：遍历质量图Q(x，y)的每一个点，当Q(x，y)中的数值大于阈值T时，矩阵D中相应位置元素置1， 步骤5：展开相对相位分布图φ(x，y)中D矩阵相应位置元素值为0的点的相位， 步骤5.1：建立高度c，宽度r的0值矩阵S， 步骤5.2：在相对相位分布图φ(x，y)的中心像素的20×20领域内选择一个D矩阵相应位置元素值为0的点作为展开的起始点，起始点的绝对相位值记为该点在相对相位分布图φ(x，y)中的数值，沿着行方向向图像两侧展开D矩阵相应位置元素值为0的点的相位，每当展开一个像素点，该点在S矩阵相应位置元素值置1，在直接展开过程中如遇到某些点的同一行的前一点并未处理，将该点的上一行或者下一行的相邻点视为前一点然后展开，每行都如此运算， 每一点具体展开过程如下： 式中， 是前一点已经解出的绝对相位值， 是当前点的相对相位值，其数值为当前点在相对相位分布图φ(x，y)中的数值， 是求得的当前点的绝对相位值，round是取整函数， 步骤6：展开相对相位分布图φ(x，y)中S矩阵相应位置元素值为0的点的相位， 步骤6.1：在S矩阵中标记0值的连通域，对于每个连通域做如下处理： 步骤6.2：选择连通域中的任一边界点做为起始点，入当前为空的堆栈， 步骤6.3：查找起始点四邻点中S矩阵相应位置元素值为0的点，如果四邻点中找不到这样的点，跳到步骤6.5；如果可以找到这样的点，展开这些点的相位，将这些点在S矩阵中相应位置元素值置1，并将这些点存入堆栈， 步骤6.4：对堆栈中的点按照其在条纹图像质量图Q(x，y)中相应位置的数值大小进行排序，质量值最大点放置于堆栈的顶部， 步骤6.5：将堆栈的顶部的点取出做为起始点，判断堆栈是否为空，如果为空，则该连通域展开过程结束；如果不为空，转到步骤6.3， 步骤7：经过步骤5和步骤6处理，得到条纹图像的绝对相位图φ1(x，y)，根据经典光栅投影的相位到高度的转换公式，最终求得测量物体的三维信息。 【当前权利人】海安县苏豪制丝有限公司; 东南大学 【当前专利权人地址】; 江苏省南京市玄武区四牌楼2号 【统一社会信用代码】12100000466006770Q 【引证次数】4.0 【被引证次数】25 【自引次数】2.0 【他引次数】2.0 【被自引次数】4.0 【被他引次数】21.0 【家族引证次数】9.0 【家族被引证次数】38

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