基于非下采樣輪廓波變換的光學(xué)條紋圖背景光成分抑制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光學(xué)圖像處理，特別是一種基于非下采樣輪廓波變換的光學(xué)條紋圖
[0002] 背景光成分抑制方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 光學(xué)條紋圖是結(jié)構(gòu)光投影三維面形測量技術(shù)中被測物體三維面形信息的載體。實 測的光學(xué)條紋圖常包含代表背景光的低頻成分、基頻成分以及高頻噪聲成分。其中基頻成 分包含了被測物體的三維面形信息。對光學(xué)條紋圖進行高精度快速處理，抑制背景光成分 和噪聲成分，獲取基頻成分并提取其物理量信息是實現(xiàn)三維面形快速高精度測量的關(guān)鍵。
[0004] 變換域光學(xué)條紋圖背景光成分抑制方法在進行測量的同時即可實現(xiàn)對背景 光成分的抑制，即不需要拍攝額外的圖像也不需要改變現(xiàn)有測量系統(tǒng)，具有速度快、成 本低的優(yōu)點。典型的方法有窗口傅里葉變換方法（在先技術(shù)l:WenjingChen，Xianyu Su,YpCao,QcZhang,LqXiang,MethodforeliminatingzerospectruminFourier transformprofilometry.Optics&LasersinEngineering, 43, 1267-1276 (2005))、離音夂 小波變換方法（在先技術(shù)2 :許慶紅、鐘約先、由志福，基于小波變換的解相技術(shù)研究，光學(xué) 學(xué)報，20 (12)，1617-1622 (2000))以及連續(xù)小波變換方法（在先技術(shù)3 :M.A.Gdeisat，D. R.Burton,M.J.Lalor,EliminatingthezerospectruminFouriertransform profilometryusingatwo-dimensionalcontinuouswavelettransform,OpticsCo mmunications, 266, 482-489(2006))。在先技術(shù)主要是利用了數(shù)學(xué)變換的局部化分析能 力和多分辨率分析能力對光學(xué)條紋圖進行多分辨率局部化分析抑制背景光成分。輪 廓波變換是超小波變換的一種，是近年發(fā)展起來的一種新的主流數(shù)學(xué)變換，其中的非 下米樣輪廓波變換（文獻 1 :A.L.D.Cunha,J.Zhou,Thenonsubsampledcontourlet transform:theory,design,andapplications,IEEETRANSACTIONSONIMAGE PROCESSING, 15(10)，3089~3101，2006)是一種具有平移不變性的輪廓波變換，相比于小 波變換和窗口傅里葉變換具有更強的局部化分析能力和多分辨率分析能力，相比于小波變 換具有更強的多方向分析能力和各向異性，能夠更優(yōu)的表示圖像的輪廓以及紋理特征，已 經(jīng)應(yīng)用在數(shù)字圖像抑噪、增強、融合等領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于非下采樣輪廓波變換的光學(xué)條紋圖背景光成分 抑制方法，實現(xiàn)光學(xué)條紋圖背景光成分高效抑制，提高現(xiàn)有方法對光學(xué)條紋圖背景光成分 的抑制效果。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：
[0006] -種基于非下采樣輪廓波變換的光學(xué)條紋圖背景光成分抑制方法，利用圖像獲取 系統(tǒng)，該圖像獲取系統(tǒng)包括：投影系統(tǒng)、CCD攝像機、計算機和待測物體；所述的投影系統(tǒng)的 光軸與CCD攝像機的光軸的夾角大于0度小于90度，待測物體在投影系統(tǒng)的投影范圍之 內(nèi)，待測物體在CCD攝像機的視場之內(nèi)，所述的計算機的輸入端與所述的CCD攝像機的輸出 端相連，其特點在于，該方法包括如下步驟：
[0007] ①光學(xué)條紋圖的采集：
[0008] 投影系統(tǒng)投影正弦結(jié)構(gòu)光場至待測物體的表面，加載了數(shù)據(jù)處理程序的計算機控 制CCD攝像機拍攝經(jīng)過被測物體調(diào)制的光學(xué)條紋圖并存儲。設(shè)定光學(xué)條紋圖行方向為X方 向，列方向設(shè)為y方向，則光學(xué)條紋圖強度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) 為背景光成分強度，I2(x，y)為光學(xué)條紋圖的調(diào)制強度，f為光學(xué)條紋圖的基頻，Aφ(x，y) 為由待測物體三維面形高度h信息引起的調(diào)制相位，noise表示噪聲；
[0010] ②非下采樣輪廓波變換最佳分解層數(shù)確定：
[0011] 設(shè)定非下采樣輪廓波變換的分解層數(shù)L從1到η變化，η的取值范圍為3~20的 整數(shù)，每次增加1層，各層的分解方向數(shù)設(shè)定為m，m的取值范圍為1~23的整數(shù)，s表示當 前層的序數(shù)；
[0012] 對光學(xué)條紋圖進行非下采樣輪廓波變換，每次變換后，提取非下采樣輪廓波變換 系數(shù)中的低通子帶系數(shù)，然后作逆非下采樣輪廓波變換，重建低頻成分圖像，并根據(jù)下列公 式計算低頻成分圖像的能量&，
[0013] __ (2)
x~l^=1
[0014] 其中，X、Y分別為所述光學(xué)條紋圖的行數(shù)和列數(shù)；
[0015] 計筧最佳分解層數(shù)L"的公式如下：
[0016]
(:1).
[0017] 其中，E(L)表示隨著L的變化低頻成分圖像能量構(gòu)成的函數(shù)，表示E(L) 對L的偏導(dǎo)數(shù)的絕對值；
[0018] ③非下采樣輪廓波變換分解：
[0019] 以分解層數(shù)為L。、各層的分解方向數(shù)為1對光學(xué)條紋圖進行非下采樣輪廓波變換， 得到非下采樣輪廓波變換系數(shù)；
[0020] ④非下采樣輪廓波變換系數(shù)收縮：
[0021] 設(shè)定步驟③中得到的非下采樣輪廓波變換系數(shù)的低通子帶系數(shù)的值為0,進行非 下采樣輪廓波變換系數(shù)收縮，然后對收縮后的非下采樣輪廓波變換系數(shù)作逆非下采樣輪廓 波變換，重建光學(xué)條紋圖，實現(xiàn)背景光成分抑制。
[0022] 與在先技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
[0023] 本發(fā)明通過將非下采樣輪廓波變換引入到光學(xué)條紋圖處理技術(shù)中，實現(xiàn)了光學(xué)條 紋圖中背景光成分的有效抑制，與在先技術(shù)1和在先技術(shù)2相比，本發(fā)明對背景光成分的抑 制作用更強。
【附圖說明】
[0024] 圖1為本發(fā)明的光學(xué)條紋圖獲取系統(tǒng)示意圖；
[0025] 圖2為本發(fā)明的流程圖；
[0026] 圖3為本發(fā)明實施過程中得到的非下采樣輪廓波變換系數(shù)；
[0027] 圖4為本發(fā)明重建的光學(xué)條紋圖；
[0028] 圖5為本發(fā)明抑制掉的光學(xué)條紋圖的背景光成分圖；
[0029] 圖6為利用本發(fā)明的背景光成分抑制誤差。
【具體實施方式】
[0030] 下面結(jié)合實施