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光栅投影成像系统的光栅相位提取方法
发布时间: 2022-12-09
来源: 科技服务团
基本信息
合作方式：
技术转让
成果类型：
发明专利
行业领域：
电子信息技术
成果介绍
光栅投影成像系统的光栅相位提取方法，解决了现有如何克服光栅相位非线性误差及强度噪声的问题，属于数字光栅投影三维测量技术领域。本发明包括：步骤一、将采集到的N幅指数光栅图像通过邻域扩展组成矩阵X；步骤二、根据矩阵X构造协方差矩阵C：且对协方差矩阵C对角化，获取对角矩阵D为：D＝ACAT；其中，是为指数光栅图像去除背景项后，A为正交变换矩阵，D为N行H×W列，[]T表示转置；步骤三、获取主成分矩阵：获取P中前两个最大特征值的主成分分别为Ic和Is，根据Ic和Is获取指数光栅相位为：其中，(i,j)为相机像素坐标。本发明简单、有效地克服了非线性相位误差及强度噪声。
成果亮点
首先，利用MATLAB分别生成尺寸为500×500像素，周期T为100，伽马值γ为***的无噪声的四步正弦光栅和指数光栅序列，用四步相移法对正弦光栅序列进行相位求解，分别用四步相移及PCA方法对指数光栅序列进行相位求解，其结果如图5所示，左侧为由传统光栅及指数光栅序列求得的包裹相位图，右侧为包裹相位图的中心截面图。从右侧图中可以明显看出传统正弦光栅序列受到非线性伽马效应的影响，而对指数光栅分别用两种求解方式获得的包裹相位，均没有受到非线性伽马效应的影响。将获得的包裹相位进行相位展开，求得绝对相位图，图6为传统正弦光栅解得的绝对相位图，图7为利用指数光栅解得绝对相位图，由图8为两种光栅方式绝对相位横截面对比图，从这几张图像结果中可以明显看出由指数光栅方式获得了光滑的绝对相位图，而正弦条纹投影法由于受到非线性伽马效应的影响，获得的绝对相位具有一定呈周期变化的误差。
团队介绍
雷锋团队是由哈尔滨师范大学14级政治与行政学院的关明贺同学于2015年9月1日建立的学生自主创立的创业团队。在黑龙江福成科技有限公司的赞助下，旨在为江北的大学生服务，让大学生过上更好的大学生活。自创立以来，雷锋团队本着为同学服务的宗旨，解决大学生生活问题为核心，为大学生提供广大的创业机会。创立后不久已成为哈尔滨江北十余所大学院校人数最多、最有号召力和影响力的学生团队组织。
成果资料
产业化落地方案
成果综合评价报告
评价单位：“科创中国”黑龙江科技服务团 (黑龙江省科学技术协会) 评价时间：2023-11-11
评价单位：“科创中国”黑龙江科技服务团 (黑龙江省科学技术协会) 评价时间：2023-02-24
黄剑华
哈尔滨工业大学
教授
综合评价
随机噪声与光栅图像中每个像素点的相邻关系并不相同。因此，与噪声相关的分量在分解后应分散到所有特征向量上。由于相位提取只需要前两个特征向量，所以它们的信噪比随着特征向量数量的增加而增加。也就是说，由于噪声在其它特征值上的扩散，其在每个特征值上的能量都有所降低，而光栅分量的能量集中在前两个特征值上。因此，随着更多的数据向量被连接到扩展的数据矩阵中，提取的相位受随机噪声影响所带来的相关误差也会相应减少。
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