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
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光学图像处理，特别是一种基于非下采样轮廓波变换的光学条纹图
[0002] 背景光成分抑制方法。
【背景技术】
[0003] 光学条纹图是结构光投影三维面形测量技术中被测物体三维面形信息的载体。实 测的光学条纹图常包含代表背景光的低频成分、基频成分以及高频噪声成分。其中基频成 分包含了被测物体的三维面形信息。对光学条纹图进行高精度快速处理，抑制背景光成分 和噪声成分，获取基频成分并提取其物理量信息是实现三维面形快速高精度测量的关键。
[0004] 变换域光学条纹图背景光成分抑制方法在进行测量的同时即可实现对背景 光成分的抑制，即不需要拍摄额外的图像也不需要改变现有测量系统，具有速度快、成 本低的优点。典型的方法有窗口傅里叶变换方法（在先技术l:WenjingChen，Xianyu Su,YpCao,QcZhang,LqXiang,MethodforeliminatingzerospectruminFourier transformprofilometry.Optics&LasersinEngineering, 43, 1267-1276 (2005))、离音夂 小波变换方法（在先技术2 :许庆红、钟约先、由志福，基于小波变换的解相技术研究，光学 学报，20 (12)，1617-1622 (2000))以及连续小波变换方法（在先技术3 :M.A.Gdeisat，D. R.Burton,M.J.Lalor,EliminatingthezerospectruminFouriertransform profilometryusingatwo-dimensionalcontinuouswavelettransform,OpticsCo mmunications, 266, 482-489(2006))。在先技术主要是利用了数学变换的局部化分析能 力和多分辨率分析能力对光学条纹图进行多分辨率局部化分析抑制背景光成分。轮 廓波变换是超小波变换的一种，是近年发展起来的一种新的主流数学变换，其中的非 下米样轮廓波变换（文献 1 :A.L.D.Cunha,J.Zhou,Thenonsubsampledcontourlet transform:theory,design,andapplications,IEEETRANSACTIONSONIMAGE PROCESSING, 15(10)，3089~3101，2006)是一种具有平移不变性的轮廓波变换，相比于小 波变换和窗口傅里叶变换具有更强的局部化分析能力和多分辨率分析能力，相比于小波变 换具有更强的多方向分析能力和各向异性，能够更优的表示图像的轮廓以及纹理特征，已 经应用在数字图像抑噪、增强、融合等领域。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供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，实现光学条纹图背景光成分高效抑制，提高现有方法对光学条纹图背景光成分 的抑制效果。本发明的技术解决方案如下：
[0006] -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、CCD摄像机、计算机和待测物体；所述的投影系统的 光轴与CCD摄像机的光轴的夹角大于0度小于90度，待测物体在投影系统的投影范围之 内，待测物体在CCD摄像机的视场之内，所述的计算机的输入端与所述的CCD摄像机的输出 端相连，其特点在于，该方法包括如下步骤：
[0007] ①光学条纹图的采集：
[0008] 投影系统投影正弦结构光场至待测物体的表面，加载了数据处理程序的计算机控 制CCD摄像机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，则光学条纹图强度I'（X)如公式（1)所示：
[0009] Γ(x,y) =Ii(x,y) +I2 (x,y)cos[2πfx+Δ φ(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；
[0010] ②非下采样轮廓波变换最佳分解层数确定：
[0011] 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；
[0012] 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&，
[0013] __ (2)
x~l^=1
[0014] 其中，X、Y分别为所述光学条纹图的行数和列数；
[0015] 计筧最佳分解层数L"的公式如下：
[0016]
(:1).
[0017] 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；
[0018] ③非下采样轮廓波变换分解：
[0019] 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；
[0020] ④非下采样轮廓波变换系数收缩：
[0021] 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，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。
[0022] 与在先技术相比，本发明具有以下优点：
[0023] 本发明通过将非下采样轮廓波变换引入到光学条纹图处理技术中，实现了光学条 纹图中背景光成分的有效抑制，与在先技术1和在先技术2相比，本发明对背景光成分的抑 制作用更强。
【附图说明】
[0024] 图1为本发明的光学条纹图获取系统示意图；
[0025] 图2为本发明的流程图；
[0026] 图3为本发明实施过程中得到的非下采样轮廓波变换系数；
[0027] 图4为本发明重建的光学条纹图；
[0028] 图5为本发明抑制掉的光学条纹图的背景光成分图；
[0029] 图6为利用本发明的背景光成分抑制误差。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合实施