例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此实施例限制本发明的 保护范围。
[0031] 先请参阅图1。图1为本发明所采用的光学条纹图获取系统示意图。该系统包括： 投影系统1、CCD摄像机2、计算机3和待测物体4。投影系统1的光轴与CCD摄像机2的光 轴的夹角为45度。待测物体4在投影系统1的投影范围之内，待测物体4在CCD摄像机2 的视场之内，所述的计算机3的输入端与所述的CCD摄像机4的输出端相连。
[0032] 利用本发明进行光学条纹图背景光抑制的流程如图2所示，包括如下步骤：
[0033] ①光学条纹图的采集：
[0034] 投影系统1投影正弦结构光场至待测物体4的表面。加载了数据处理程序的计算 机3控制CCD摄像机2拍摄、存储并读取经过被测物体调制的光学条纹图。所述的光学条 纹图大小为800像素X800像素，即X= 800、Y= 800。设定光学条纹图行方向为X方向， 列方向设为y方向，则光学条纹图强度I'（X)如公式（1)所示：
[0035] Γ(x,y) =Ii(x,y) +I2 (x,y)cos[2πfx+Δφ(χ,y) ] +noise, ⑴其中，I! (x，y) 为背景光成分强度，I2(x，y)为光学条纹图的调制强度，f为光学条纹图的基频，Aφ(x，y) 为由待测物体三维面形高度h信息引起的调制相位，noise表示噪声。
[0036] ②非下采样轮廓波变换最佳分解层数确定：
[0037] 设定非下采样轮廓波变换的分解层数L从1到η变化，η的取值范围为6,每次增 加1层。各层的分解方向数设定为m，m的取值为1。
[0038] 对光学条纹图进行非下采样轮廓波变换。每次变换后，提取非下采样轮廓波变换 系数中的低通子带系数，然后作逆非下采样轮廓波变换，重建低频成分图像，并根据下列公 式计算低频成分图像的能量&，
[0039]
(2)
[0040] 其中，X、Y分别为所述光学条纹图的行数和列数。
[0041] 计算最佳分解层数L"的公式如下：
[0042]
(3..):
[0043] 其中，E(L)表示随着L的变化低频成分图像能量构成的函数，表示E(L) 对L的偏导数的绝对值。确定非下采样轮廓波变换的最佳分解层数"=5。
[0044] ③非下采样轮廓波变换分解：
[0045] 以非下采样轮廓波变换的分解层数为5、各层的分解方向数为1对光学条纹图进 行非下采样轮廓波变换，得到非下采样轮廓波变换系数，如图3所示。
[0046] ④非下采样轮廓波变换系数收缩：
[0047] 设定步骤③中得到的非下采样轮廓波变换系数的低通子带系数的值为0,进行非 下采样轮廓波变换系数收缩。对收缩后的非下采样轮廓波变换系数作逆非下采样轮廓波变 换，重建光学条纹图，如图4所示，实现背景光成分抑制。抑制掉的背景光成分的图像如图 5所示。
[0048] 本发明的背景光成分抑制误差如图6所示，最大误差约为0.06。在先技术1和在 先技术2的背景光成分抑制最大误差分别约为0. 22和0. 13。对比可见，本发明的背景光抑 制效果明显优于在先技术1和在先技术2,实现了光学条纹图背景光成分有效抑制。
[0049] 以上所述仅为本发明实施的实例，并不用于限制本发明的具体实施，凡在本发明 的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等均在本发明保护之列。
【主权项】
1. 一种基于非下采样轮廓波变换的光学条纹图背景光成分抑制方法，利用图像获取系 统，该图像获取系统包括：投影系统（I)XCD摄像机（2)、计算机（3)和待测物体（4);所述 的投影系统（1)的光轴与CCD摄像机（2)的光轴的夹角大于O度小于90度；待测物体（4) 在投影系统（1)的投影范围之内，待测物体（4)在CCD摄像机（2)的视场之内，所述的计算 机（3)的输入端与所述的CCD摄像机（4)的输出端相连，其特征在于，该方法包括如下步 骤： ① 光学条纹图的采集： 投影系统（1)投影正弦结构光场至待测物体（4)的表面；通过计算机（3)控制CCD摄 像机（2)拍摄经过被测物体调制的光学条纹图并存储；设定光学条纹图行方向为X方向，列 方向设为y方向，则光学条纹图的强度I'（X)如下列公式所示： Γ (x, y) = I1 (x, y) +I2 (x, y) cos [2 π fx+ Δ φ (χ, y) ] +noise, 其中，Μχ，y)为背景光成分强度，I2(x，y)为光学条纹图的调制强度，f为光学条纹图 的基频，Δ φ (X，y)为由待测物体三维面形高度h信息引起的调制相位，noise表示噪声； ② 非下采样轮廓波变换最佳分解层数确定： 设定非下采样轮廓波变换的分解层数L从1到η变化，η的取值范围为3~20的整数， 每次增加1层；各层的分解方向数设定为m，m的取值范围为1~23的整数，s表示当前层 的序数； 对光学条纹图进行非下采样轮廓波变换；每次变换后，提取非下采样轮廓波变换系数 中的低通子带系数，然后作逆非下采样轮廓波变换，重建低频成分图像，并根据下列公式计 算低频成分图像的能量&，其中，X、Y分别为所述光学条纹图的行数和列数； 计算最佳分解层数L。公式如下：其中，E(L)表示随着L的变化低频成分图像能量构成的函数，表示E(L)对 L的偏导数的绝对值； ③ 非下采样轮廓波变换分解： 以分解层数为L。、各层的分解方向数为1对光学条纹图进行非下采样轮廓波变换，得到 非下采样轮廓波变换系数； ④ 非下采样轮廓波变换系数收缩： 设定步骤③中得到的非下采样轮廓波变换系数的低通子带系数的值为〇,进行非下采 样轮廓波变换系数收缩，然后对收缩后的非下采样轮廓波变换系数作逆非下采样轮廓波变 换，重建光学条纹图，实现背景光成分抑制。
【专利摘要】一种基于非下采样轮廓波变换的光学条纹图背景光成分抑制方法，包括光学条纹图的采集、非下采样轮廓波变换最佳分解层数确定、非下采样轮廓波变换分解、非下采样轮廓波变换系数收缩4个步骤。本发明提高了现有方法对光学条纹图背景光成分的抑制效果，实现了光学条纹图背景光成分有效抑制。
【IPC分类】G06T7/40, G06T7/00, G06K9/52
【公开号】CN105426898
【申请号】CN201510862274
【发明人】李思坤, 王向朝, 步扬, 茅言杰, 徐东瀛
【申请人】中国科学院上海光学精密机械研究所
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年11月30日