一种基于错位三元格雷码的多频相位展开方法

本发明涉及三维重建，尤其涉及一种基于错位三元格雷码的多频相位展开方法。

背景技术：

1、相位展开是光栅投影三维重建、光学干涉测量、干涉合成孔径雷达、自适应光学、固体物理和医学磁共振图像处理等领域的研究热点之一，这些领域中,研究对象的信息以相位表示，相位通过反正切函数计算得到,被包裹在(-π,π)的主值区间内,需利用相位展开技术重建研究对象对应的真实相位。由于轮廓不连续、噪声、条纹欠采样等因素,相位展开较为困难。

2、多频法作为时域相位展开算法中常见的一种方法，该方法通过投影多个频率的光栅条纹图案，获得形变相位信息，通过计算相位差来展开相位信息。近年来，部分研究人员开始重新关注基于格雷码编码的相位展开方法。格雷码及其衍生编码图案，都属于辅助编码图案，经典的编码条纹有错位编码图案，此类方法与多频相移法的组合已经在非接触式光栅投影三维测量系统中广泛应用，并多见于高速测量以及基于深度学习的光栅投影测量的场景之中，此方法可以有效还原被测物体的三维形貌信息。根据格雷码在光栅投影三维成像中所起作用的不同，可以将基于格雷码图案投影的光栅投影三维成像技术分为格雷码直接编码技术和格雷码辅助编码技术两大类。

3、此类方法由于环境和实验装置中串扰噪声的影响，相邻二进制码字的边界不够清晰，导致在二值化处理中引入误差，进而影响相位解缠的准确性。如果相邻二进制码字的部分边界处存在错误，导致格雷编码值不正确，那么相位展开过程就会陷入错误。在传统格雷码的编码中，码字数量与投影光栅周期的数量相等，每个码字对应一个光栅周期。虽然两个相邻码字的汉明距离为1，然而每个像素只被黑白转换的边界覆盖一次，因此相位展开过程中会遭受由一个字节错误代码导致的2p相位误差。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于错位三元格雷码的多频相位展开方法，旨在解决现有的时域相位展开算法相位展开过程会陷入错误的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种基于错位三元格雷码的多频相位展开方法，包括以下步骤：

3、采用三元格雷码编码方法代替格雷码编码方法；

4、将错位编码策略引入三元格雷码编码中，得到正确相位级次。

5、其中，所述将错位编码策略引入三元格雷码编码中，得到正确相位级次，包括：

6、将错位编码策略引入三元格雷码编码中，将解码阶次与相位截断错开；

7、将所述解码阶次的区域进行划分后处理，得到正确相位阶次；

8、对所述正确相位阶次的像素点进行划分后降低级次，得到正切相位级次。

9、其中，所述将所述解码阶次的区域进行划分后处理，得到正确相位阶次。

10、将所述解码阶次的区域划分为左子区域和右子区域；

11、对所述左子区域和所述右子区域进行处理，得到正确相位阶次。

12、其中，所述对所述正确相位阶次的像素点进行划分后降低级次，得到正切相位级次，包括：

13、根据截断相位值划分为四个子区域，并将所述正确相位阶次的每一像素点根据在y轴上的坐标归入到对应的子区域中；

14、将每一所述像素点的条纹阶次降低一个级次，得到正确相位级次。

15、其中，在步骤将错位编码策略引入三元格雷码编码中，得到正确相位级次之后，所述方法还包括：

16、基于所述正确相位阶次生成最终相位展开图。

17、本发明的一种基于错位三元格雷码的多频相位展开方法，采用三元格雷码编码方法代替格雷码编码方法；将错位编码策略引入三元格雷码编码中，得到正确相位级次，本发明采用三元格雷码编码方法代替传统的格雷码编码方法，并引入错位编码策略，以确保解码阶次与阈值交界阶跃处错开，从而提高相位展开的效率和可靠性。可以解决相邻二进制码字的边界模糊和阶跃跳变误差的问题，从而提高了相位展开的精度。采用三元格雷码编码策略，大幅提高了辅助格雷码的编码效率，缩短了生成辅助编码图案消耗的时间，降低了解码难度，解决了现有的时域相位展开算法相位展开过程会陷入错误的问题。

技术特征：

1.一种基于错位三元格雷码的多频相位展开方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的基于错位三元格雷码的多频相位展开方法，其特征在于，

3.如权利要求2所述的基于错位三元格雷码的多频相位展开方法，其特征在于，

4.如权利要求3所述的基于错位三元格雷码的多频相位展开方法，其特征在于，

5.如权利要求4所述的基于错位三元格雷码的多频相位展开方法，其特征在于，

技术总结
本发明涉及三维重建技术领域，具体涉及一种基于错位三元格雷码的多频相位展开方法，包括采用三元格雷码编码方法代替格雷码编码方法；将错位编码策略引入三元格雷码编码中，得到正确相位级次，本发明采用三元格雷码编码方法代替传统的格雷码编码方法，并引入错位编码策略，以确保解码阶次与阈值交界阶跃处错开，从而提高相位展开的效率和可靠性。可以解决相邻二进制码字的边界模糊和阶跃跳变误差的问题，从而提高了相位展开的精度。采用三元格雷码编码策略，大幅提高了辅助格雷码的编码效率，缩短了生成辅助编码图案消耗的时间，降低了解码难度，解决了现有的时域相位展开算法相位展开过程会陷入错误的问题。

技术研发人员：马峻,董明昊
受保护的技术使用者：桂林电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14