

根據(jù)獲取相位的方法的不同,又可以把基于相位測(cè)量的方法分為:莫爾條紋法、傅里葉變換法、移相法和次條紋積分法等。
傅里葉變換法又可以分為有載波變換法和無(wú)載波變換法;
實(shí)際的計(jì)算過(guò)程中,可能由于所測(cè)物體表面本身的突起、深槽或者高度變化過(guò)快等原因,導(dǎo)致了采集到的圖樣存在陰影,為正確的進(jìn)行相位展開(kāi)帶來(lái)較大的困難。時(shí)間相位展開(kāi)算法能夠避免物體本身的高度突變、斷裂以及圖像中的陰影區(qū)域等對(duì)解包裹造成的干擾,因而更具有優(yōu)越性。
研究者們根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要已經(jīng)提出了各種不同的標(biāo)定方法。這些標(biāo)定方法根據(jù)類型大致可以分為三類:傳統(tǒng)標(biāo)定法、基于主動(dòng)視覺(jué)標(biāo)定方法和自標(biāo)定法[16],也有許多研究者把基于主動(dòng)視覺(jué)的標(biāo)定方法歸納入自標(biāo)定方法中。
時(shí)間相位展開(kāi)算法:使投射光柵的頻率隨著時(shí)間發(fā)生變化,然后通過(guò)攝影系統(tǒng)采集這些圖像,這些圖像可以視為在一個(gè)時(shí)間軸上的序列。因而可以對(duì)圖像中的每一個(gè)點(diǎn)的相位按照時(shí)間軸進(jìn)行展開(kāi)。其與空域相位展開(kāi)有著本質(zhì)的區(qū)別。在時(shí)間相位展開(kāi)算法中,圖像中的每個(gè)像素點(diǎn)可以沿著時(shí)間的路徑獨(dú)立的進(jìn)行相位展開(kāi),而不需要在二維圖像中尋找路徑。完全避免圖像中的噪點(diǎn)等對(duì)相位展開(kāi)的影響,也可以避免空域相位展開(kāi)中的誤差傳播,同時(shí)還可以測(cè)量本身高度變化比較大或者有斷裂的物體。時(shí)間相位展開(kāi)算法有:線性相位展開(kāi)、線性擬合時(shí)間相位展開(kāi)、擬合指數(shù)時(shí)間相位展開(kāi)、傅里葉變換修正方法等。
空域相位展開(kāi)算法已經(jīng)提出了多種不同的算法,根據(jù)算法的類型大致可以分為:全局法、區(qū)域分割法和路徑跟蹤法等。路徑跟蹤算法根據(jù)類型分類也可以分為三類,即:路徑?jīng)Q定法、殘留補(bǔ)償法和質(zhì)量引導(dǎo)路徑法。其中比較常用的有枝切法和質(zhì)量引導(dǎo)路徑法。在枝切法中,枝切線的連接方式并不唯一,而且算法本身很難確定哪一種連接方式是最佳的方式,這給算法的本身帶來(lái)了一定的困難。后來(lái)人們引入了質(zhì)量引導(dǎo)路徑的方法。
圖像中,某個(gè)像素點(diǎn)與其相鄰像素點(diǎn)相位值的二階差分能夠反映該像素點(diǎn)和周圍相鄰像素點(diǎn)相位值的凹凸變化關(guān)系,因而,可以選擇二階差分為解包裹的質(zhì)量函數(shù)。質(zhì)量函數(shù)能夠定義圖像中除邊緣以外的所有的像素點(diǎn),由于圖像邊緣的像素點(diǎn)一般可靠性不高,一般把這些點(diǎn)放在最后進(jìn)行解包裹處理。
解包裹的路徑就是按照質(zhì)量組合的大小逐一進(jìn)行展開(kāi)的,因而解包裹的路徑是不連續(xù)的。質(zhì)量組合值較大的像素點(diǎn)先解包裹,質(zhì)量組合值較小的點(diǎn)后解包裹,并對(duì)已經(jīng)解包裹的像素點(diǎn)進(jìn)行分組。
在解包裹的過(guò)程中有以下三種情況:
①具有相同質(zhì)量組合兩個(gè)像素點(diǎn)都未進(jìn)行解包裹操作,則比較兩個(gè)點(diǎn)的質(zhì)量值的大小,質(zhì)量值較小的點(diǎn)以質(zhì)量值較大的點(diǎn)為準(zhǔn)加減 2nπ,完成解包裹處理,并將兩個(gè)點(diǎn)納入單獨(dú)的一個(gè)組群。
②兩個(gè)像素點(diǎn)中,其中一個(gè)已經(jīng)經(jīng)過(guò)了解包裹處理且已屬于某一個(gè)組群,則把另外一個(gè)像素點(diǎn)以這個(gè)像素點(diǎn)為參照進(jìn)行解包裹,在解包裹后再納入這個(gè)組群中。
③搜尋到的兩個(gè)像素點(diǎn)都已經(jīng)被解包裹,但是屬于不同的組。則需要統(tǒng)計(jì)出這兩個(gè)組中包含像素點(diǎn)的多少。包含像素點(diǎn)較少的組以包含像素點(diǎn)較多的點(diǎn)為準(zhǔn),進(jìn)行加減 2nπ 的操作。以保證相鄰像素點(diǎn)的相位值連續(xù)。

質(zhì)量引導(dǎo)不連續(xù)路徑解包裹方法的步驟,主要包含以下幾步:
①根據(jù)質(zhì)量函數(shù)的定義,即(4.4)式,計(jì)算圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的質(zhì)量值;
②構(gòu)建質(zhì)量組合模型,并根據(jù)質(zhì)量值計(jì)算相應(yīng)的質(zhì)量組合值;
③根據(jù)質(zhì)量組合值由高到低的順序進(jìn)行解包裹處理,并根據(jù)前面提到的解包裹過(guò)
程中的三種情況對(duì)其進(jìn)行分類處理;
④不斷重復(fù)第③步直到全場(chǎng)的像素點(diǎn)都被解包裹。
多視角測(cè)量數(shù)據(jù)由于采用的視角不同,因而測(cè)量得到的世界坐標(biāo)系也是不同的,因而會(huì)涉及到一個(gè)從局部坐標(biāo)系到全局坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換問(wèn)題,然后通過(guò)數(shù)據(jù)處理,最終獲得完整的三維測(cè)量結(jié)果。這個(gè)過(guò)程就稱之為面形的拼接,也可以稱之其為拼合或者是多次測(cè)量數(shù)據(jù)的配準(zhǔn)。
通常采用的數(shù)據(jù)融合處理的方法有數(shù)據(jù)插值或者是曲面擬合的方法。雖然采用迭代運(yùn)算也可以做處理,但是計(jì)算量較大。
人臉的快速拼接包含兩個(gè)部分:拼接區(qū)域的選擇和拼接區(qū)域的數(shù)據(jù)處理

拼接區(qū)域的選擇:
以鼻尖為中心選擇寬為 L 的區(qū)域?yàn)槠唇訁^(qū)域,且 L 的寬度是關(guān)于最高點(diǎn)位置呈左右對(duì)稱的,L 的寬度必須小于重疊區(qū)域的寬度。由于通過(guò)左相機(jī)測(cè)得的靠右側(cè)的數(shù)據(jù)并不十分準(zhǔn)確和完整,因而可以把拼接區(qū)域以外右側(cè)的數(shù)據(jù)直接去掉。相應(yīng)的可以把通過(guò)右相機(jī)圖片采集后計(jì)算的到的三維數(shù)據(jù)拼接區(qū)域以外左側(cè)的數(shù)據(jù)刪除。以鼻尖為中心,寬為 L 的區(qū)域就是拼接區(qū)域,L 的具體寬度是根據(jù)實(shí)際測(cè)量的數(shù)據(jù)情況和重疊區(qū)域的情況而定的。
拼接區(qū)域的數(shù)據(jù)處理:
