时空三维相位解包裹的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及测量技术领域，特别是涉及一种时空三维相位解包裹的方法和装置。
【背景技术】
[0002] 相位解包裹是将通过相移、空间载波等技术得到的以2 π为模进行调制的包裹相 位还原成未调制的相位的过程，其在航空航天、力学研究等领域基于但不限于数字散斑干 涉等光学测量技术中得到广泛的应用。
[0003] 空间相位解包裹（Spatial Phase Unwrapping，简称SPU)和时间相位解包裹 (Temporal Phase Unwrapping，简称TPU)是常用的两种相位解包裹方法，其中：空间相位解 包裹技术成熟、成本低、精度高、准确性好，但采用空间相位解包裹得到的待测物面各点的 解包裹相位是相对某一参考点的相对相位，无法获取各点的绝对相位；而且不能处理空间 不连续的相位分布。而采用时间相位解包裹得到的待测物面各点的解包裹相位是各点的绝 对相位，但图像采集和处理量很大，成本高，而且仅适用于形变速率缓慢的应用场合。
【发明内容】
[0004] 在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本 理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的 关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概 念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
[0005] 本发明实施例提供一种时空三维相位解包裹的方法和装置。
[0006] -方面，本发明实施例提供了一种时空三维相位解包裹的方法，包括：
[0007] 对对应于一待测物面的包裹相位图的至少一特征点进行时间相位解包裹，得到所 述至少一特征点的绝对相位，所述至少一特征点为所述包裹相位图的部分点；
[0008] 以所述至少一特征点的至少之一为起始参考点，对所述包裹相位图进行空间相位 解包裹，得到所述包裹相位图的至少一其他点的绝对相位。
[0009] 结合本发明实施例提供的任一种时空三维相位解包裹的方法，可选的，对所述至 少一特征点进行时间相位解包裹之前，还包括：将所述包裹相位图分为至少一连续子区； 在各所述连续子区里分别确定一所述特征点。
[0010] 结合本发明实施例提供的任一种时空三维相位解包裹的方法，可选的，以所述至 少一特征点的至少之一为起始参考点，对所述包裹相位图进行空间相位解包裹，得到所述 包裹相位图的至少一其他点的绝对相位，包括：以各所述特征点为各所述特征点分别所在 的各所述连续子区的起始参考点，对各所述连续子区分别进行空间相位解包裹，得到各所 述连续子区各点的绝对相位。
[0011] 结合本发明实施例提供的任一种时空三维相位解包裹的方法，可选的，对所述至 少一特征点进行时间相位解包裹之前，还包括：确定所述包裹相位图中形变速率满足第一 预定条件的至少一点为所述至少一特征点。
[0012] 结合本发明实施例提供的任一种时空三维相位解包裹的方法，可选的，所述第一 预定条件包括：所述形变速率小于或等于一形变速率阈值，所述形变速率阈值小于所述包 裹相位图的最大形变速率。
[0013] 结合本发明实施例提供的任一种时空三维相位解包裹的方法，可选的，采用下式 确定所述形变速率阈值：
[0014] Dr= 〇 XdXf
[0015] 其中，队表示形变速率阈值，d表示相位变化为π时的形变量，f表示图像采集装 置的采样帧率，σ大于〇且小于1。
[0016] 结合本发明实施例提供的任一种时空三维相位解包裹的方法，可选的，对所述至 少一特征点进行时间相位解包裹之前，还包括：确定所述包裹相位图中相位变化率满足第 二预定条件的至少一点为所述至少一特征点。
[0017] 结合本发明实施例提供的任一种时空三维相位解包裹的方法，可选的，确定所述 包裹相位图中相位变化率满足所述第二预设条件的至少一点为所述至少一特征点，包括： 根据沿时间轴采集所述包裹相位图形变过程的多帧图像，确定所述包裹相位图中多点的相 位分别随时间的变化关系；根据所述多点的相位分别随时间的变化关系，确定所述多点中 相位变化率满足所述第二预定条件的至少一点为所述至少一特征点。
[0018] 结合本发明实施例提供的任一种时空三维相位解包裹的方法，可选的，所述第二 预定条件包括：所述相位变化率小于或等于一相位变化率阈值，所述相位变化率率阈值小 于所述包裹相位图的最大相位变化率。
[0019] 结合本发明实施例提供的任一种时空三维相位解包裹的方法，可选的，根据所述 多点的相位分别随时间的变化关系，确定所述多点中相位变化率满足所述第二预定条件的 至少一点为所述至少一特征点，包括：以点为统计粒度分别对所述多点进行统计处理，以获 取反映各点相位变化率的采样点的数量和/或相位差值，其中，对所述多点中的任一点的 统计处理包括：沿时间轴统计对应所述任一点的所述采样点的数量和/或所述任一点在各 相邻图像采样时刻的相位差值；确定所述多点的统计结果中所述采样点的数量和/或所述 相位差值满足所述第二预定条件的至少一点为所述至少一特征点。
[0020] 结合本发明实施例提供的任一种时空三维相位解包裹的方法，可选的，所述第二 预定条件包括：对应所述多点中同一点的采样点的数量大于或等于一采样点数量阈值、和 /或对应所述多点中同一点的相位差值小于或等于一相位差阈值；其中，所述采样点数量 阈值大于所述多点的统计结果中各点分别对应的采样点的数量的最小值，所述相位差阈值 小于所述多点的统计结果中各点分别对应的相位差值的最大值。
[0021] 结合本发明实施例提供的任一种时空三维相位解包裹的方法，可选的，所述采样 点数量阈值为所述多点的统计结果中各点分别对应的采样点的数量的最大值，和/或，所 述相位差阈值为所述多点的统计结果中各点分别对应的相位差值的最小值。
[0022] 另一方面，本发明还提供了一种时空三维相位解包裹的装置，包括：
[0023] 一时间相位解包裹模块，用于对对应于一待测物面的包裹相位图的至少一特征点 进行时间相位解包裹，得到所述至少一特征点的绝对相位，所述至少一特征点为所述包裹 相位图的部分点；
[0024] -空间相位解包裹模块，用于以所述至少一特征点的至少之一为起始参考点，对 所述包裹相位图进行空间相位解包裹，得到所述包裹相位图的至少一其他点的绝对相位。
[0025] 结合本发明实施例提供的任一种时空三维相位解包裹的装置，可选的，还包括：一 第一特征点确定模块，用于将所述包裹相位图分为至少一连续子区，并在各所述连续子区 里分别确定一所述特征点。
[0026] 结合本发明实施例提供的任一种时空三维相位解包裹的装置，可选的，所述空间 相位解包裹模块包括：一空间相位解包裹子模块，用于以各所述特征点为各所述特征点分 别所在的各所述连续子区的起始参考点，对各所述连续子区分别进行空间相位解包裹，得 到各所述连续子区各点的绝对相位。
[0027] 结合本发明实施例提供的任一种时空三维相位解包裹的装置，可选的，还包括：一 第二特征点确定模块，用于确定所述包裹相位图中形变速率满足第一预定条件的至少一点 为所述至少一特征点。
[0028] 结合本发明实施例提供的任一种时空三维相位解包裹的装置，可选的，还包括：一 第三特征点确定模块，用于确定所述包裹相位图中相位变化率满足第二预定条件的至少一 点为所述至少一特征点。
[0029] 结合本发明实施例提供的任一种时空三维相位解包裹的装置，可选的，所述第三 特征点确定模块包括：一相位时间变化确定子模块，用于根据沿时间轴采集所述包裹相位 图形变过程的多帧图像，确定所述包裹相位图中多点的相位分别随时间的变化关系；一特 征点确定子模块，用于根据所述多点的相位分别随时间的变化关系，确定所述多点中相位 变化率满足所述第二预定条件的至少一点为所述至少一特征点。
[0030] 本发明实施例提供的技术方案，将传统的时间相位解包裹的方法与空间相位解包 裹的方法进行有机结合、优势互补，即降低了传统的时间相位解包裹的图像采集和数据处 理量以及硬件成本，还解决了传统的空间相位解包裹方法无法获得绝对相位、无法确定不 连续物面的相位分布的至少一种缺陷，可获取所述待测物面多点的绝对相位，获得的绝对 相位精度和准确性相对较高，具有广泛的应用前景。
[0031] 通过以下结合附图对本发明的可选实施例的详细说明，本发明的这些以及其它的 优点将更加明显。
【附图说明】
[0032] 本发明可以通过参考下文中结合附图所给出的描述而得到更好的理解，其中在所 有附图中使用了相同或相似的附图标记来表示相同或者相似的部件。所述附图连同下面的 详细说明一起包含在本说明书中并且形成本说明书的一部分，而且用来进一步举例说明本 发明的可选实施例和解释本发明的原理和优点。在附图中：
[0033] 图1为本发明实施例提供的一种时空三维相位解包裹的方法的流程图；
[0034] 图2为本发明实施例提供的另一种时空三维相位解包裹的方法的流程图；
[0035] 图3为本发明实施例提供