本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)測(cè)量計(jì)算領(lǐng)域，具體而言，涉及一種相位展開方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)，光學(xué)和光電子技術(shù)的迅速發(fā)展，物體的三維面形測(cè)量具有重要的意義?；谙辔环治鲱惖墓鈱W(xué)三維面形測(cè)量方法因?yàn)榫哂蟹墙佑|、測(cè)量速度快、精度高等優(yōu)點(diǎn)，已得到深入研究并且被廣泛應(yīng)用。這一類方法是將被測(cè)面形的高度分布調(diào)制到投影光場(chǎng)的相位變化中，分析獲取到的變形條紋圖，計(jì)算得到對(duì)應(yīng)的相位分布來(lái)重建被測(cè)物體的三維面形分布。由于相位分布是通過(guò)反正切函數(shù)運(yùn)算得到，計(jì)算出的相位值被截?cái)嘣诤瘮?shù)主值范圍(-π,π]內(nèi)，呈鋸齒形的不連續(xù)狀分布，通常稱為相位被截?cái)嗔?。因此，在重建被測(cè)物體的高度分布之前，必須將此截?cái)嗟南辔换謴?fù)為原有的連續(xù)相位，需要在相位間斷點(diǎn)處加減2nπ的方法進(jìn)行修正，這一過(guò)程就是相位展開。

傳統(tǒng)的空間相位展開方法是在截?cái)嘞辔欢S空間中按照一定路徑逐點(diǎn)搜索定位截?cái)帱c(diǎn)進(jìn)行相位展開，較為費(fèi)時(shí)，而且一些算法會(huì)在展開路徑上造成“拉絲”狀的錯(cuò)誤蔓延累計(jì)；時(shí)間相位展開方法可以避免該類錯(cuò)誤，但需要投影和獲取多幅條紋周期不同或者對(duì)每個(gè)條紋周期進(jìn)行級(jí)次標(biāo)記的圖像，利用周期之間的關(guān)系或者編碼級(jí)次進(jìn)行時(shí)間軸上的相位展開，該類方法給測(cè)量和重建均帶來(lái)了時(shí)耗和復(fù)雜度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種相位展開方法及系統(tǒng)，以改善上述問(wèn)題。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種相位展開方法，應(yīng)用于虛擬相位平面展開裝置，所述方法包括：

根據(jù)投射到被測(cè)物體表面的結(jié)構(gòu)光獲得所述被測(cè)物體的截?cái)嘞辔唬?/p>

通過(guò)拍攝得到參考平面并獲取參考平面展開相位，根據(jù)所述截?cái)嘞辔缓退鰠⒖计矫嬲归_相位進(jìn)行展開操作，得到第一相位分布結(jié)果；

構(gòu)建虛擬平面連續(xù)相位，根據(jù)所述截?cái)嘞辔缓退鎏摂M平面連續(xù)相位進(jìn)行展開操作，得到第二相位分布結(jié)果；

將所述第一相位分布結(jié)果和所述第二相位分布結(jié)果進(jìn)行相位區(qū)域融合，得到所述被測(cè)物體的展開相位及高度分布結(jié)果。

本發(fā)明另一實(shí)施例提供一種相位展開系統(tǒng)，應(yīng)用于多平面相位展開裝置，所述系統(tǒng)包括截?cái)嘞辔猾@取模塊、第一展開模塊、第二展開模塊以及融合模塊；

所述截?cái)嘞辔猾@取模塊用于根據(jù)投射到被測(cè)物體表面的結(jié)構(gòu)光獲得所述被測(cè)物體的截?cái)嘞辔唬?/p>

所述第一展開模塊用于通過(guò)拍攝得到參考平面并獲取參考平面展開相位，根據(jù)所述截?cái)嘞辔缓退鰠⒖计矫嬲归_相位進(jìn)行展開操作，得到第一相位分布結(jié)果；

所述第二展開模塊用于構(gòu)建虛擬平面連續(xù)相位，根據(jù)所述截?cái)嘞辔缓退鎏摂M平面連續(xù)相位進(jìn)行展開操作，得到第二相位分布結(jié)果；

所述融合模塊用于將所述第一相位分布結(jié)果和所述第二相位分布結(jié)果進(jìn)行相位區(qū)域融合操作，得到所述被測(cè)物體的展開相位及高度分布結(jié)果。

本發(fā)明實(shí)施例提供的相位展開方法及系統(tǒng)，通過(guò)在參考平面展開相位的基礎(chǔ)上構(gòu)建虛擬平面連續(xù)相位來(lái)輔助被測(cè)物體表面的相位展開，進(jìn)行多次分級(jí)相位展開，結(jié)合多個(gè)展開相位結(jié)果以得到最終正確的展開相位。本發(fā)明提供的相位展開方法無(wú)需標(biāo)記與編碼，展開速度快，且不需在二維平面內(nèi)進(jìn)行逐點(diǎn)空間相位展開，不會(huì)產(chǎn)生誤差傳遞蔓延和擴(kuò)散。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對(duì)范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種虛擬相位平面展開裝置的方框示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種相位展開方法的流程圖。

圖3為圖2中步驟S103的子步驟的流程圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種相位展開原理圖。

圖5為圖2中步驟S105的子步驟的流程圖。

圖6為圖2中步驟S107的子步驟的流程圖。

圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的相位展開結(jié)果分布圖。

圖8為圖7中標(biāo)記線上相位展開過(guò)程示意圖。

圖9為本發(fā)明實(shí)施例提供的重建高度分布結(jié)果圖。

圖10為本發(fā)明實(shí)施例提供的相位展開系統(tǒng)的示意性結(jié)構(gòu)框圖。

圖11為本發(fā)明實(shí)施例提供的第一展開模塊的示意性結(jié)構(gòu)框圖。

圖12為本發(fā)明實(shí)施例提供的第二展開模塊的示意性結(jié)構(gòu)框圖。

圖13為本發(fā)明實(shí)施例提供的融合模塊的示意性結(jié)構(gòu)框圖。

圖14為本發(fā)明實(shí)施例提供的第一案例的相位展開結(jié)果。

圖15為本發(fā)明實(shí)施例提供的第二案例的相位展開結(jié)果。

圖標(biāo)：100-虛擬相位平面展開裝置；110-相位展開系統(tǒng)；111-截?cái)嘞辔猾@取模塊；112-第一展開模塊；1121-第一相位級(jí)次獲取子模塊；1122-第一展開相位獲取子模塊；1123-第一相位分布獲取子模塊；113-第二展開模塊；1131-第二相位級(jí)次獲取子模塊；1132-第二展開相位獲取子模塊；1133-第二相位分布獲取子模塊；114-融合模塊；1141-相位區(qū)域融合子模塊；1142-扣除子模塊；1143-重建子模塊；120-處理器；130-存儲(chǔ)器。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來(lái)布置和設(shè)計(jì)。因此，以下對(duì)在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。

請(qǐng)參閱圖1，為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種虛擬相位平面展開裝置100的方框示意圖。在本實(shí)施例中，所述虛擬相位平面展開裝置100包括相位展開系統(tǒng)110、處理器120以及存儲(chǔ)器130。其中，所述存儲(chǔ)器130與處理器120之間直接或間接地電性連接，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸或交互。所述相位展開系統(tǒng)110包括至少一個(gè)可以軟件或固件的形式存儲(chǔ)于所述存儲(chǔ)器130中或固化在所述虛擬相位平面展開裝置100的操作系統(tǒng)中的軟件功能模塊。所述處理器120用于執(zhí)行存儲(chǔ)器130中存儲(chǔ)的可執(zhí)行模塊，例如所述相位展開系統(tǒng)110包括的軟件功能模塊或計(jì)算機(jī)程序，以對(duì)多平面截?cái)嘞辔贿M(jìn)行展開操作。

本實(shí)施例中，所述虛擬相位平面展開裝置100可以是，但不限于，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器或安裝于服務(wù)器中的數(shù)據(jù)處理裝置等。

如圖2所示，是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種應(yīng)用于圖1所示的多平面相位展開裝置100的相位展開方法的示意性流程圖。所應(yīng)說(shuō)明是，本實(shí)施例提供的方法不以圖2及以下所述的順序?yàn)橄拗啤Ｏ旅鎸?duì)圖2所示的具體流程進(jìn)行詳細(xì)的闡述。

步驟S101，根據(jù)投射到被測(cè)物體表面的結(jié)構(gòu)光獲得所述被測(cè)物體的截?cái)嘞辔弧?/p>

在本實(shí)施例中，當(dāng)結(jié)構(gòu)光通過(guò)余弦光柵投射到被測(cè)物體表面上時(shí)，可以得到被測(cè)物體的變形條紋圖，可選地，一般采用投影儀等設(shè)備進(jìn)行結(jié)構(gòu)光投射，根據(jù)要投影的編碼光柵圖像的不同，可以采用幻燈片投影儀、數(shù)字投影儀、出射線光束的激光器或出射光斑的激光器等。然后，可以采用電耦合器件、CMOS相機(jī)或其他的光電傳感器陣列來(lái)采集圖像，并將采集到的圖像傳輸至虛擬相位平面展開裝置100中，在裝置中進(jìn)行圖像的處理。其中，條紋圖可以用如下公式來(lái)表示：

其中，a(x,y)為背景光強(qiáng)，b(x,y)為條紋對(duì)比度，f₀為投射光柵的頻率，為由高度分布引起的相位調(diào)制。

為了得到被測(cè)物體的相對(duì)高度分布并且消除相位展開系統(tǒng)110的誤差，可以對(duì)一參考平面進(jìn)行測(cè)量，對(duì)被測(cè)物體高度分布h(x,y)的參考變形條紋可以表示為：

對(duì)所述條紋圖進(jìn)行空域、時(shí)域的變換和分析，得到所述被測(cè)物體的截?cái)嘞辔弧?/p>

可選地，可對(duì)式(1)和式(2)得到的條紋圖進(jìn)行二維傅里葉變換，并采用合適的濾波窗濾出基頻，然后進(jìn)行二維逆傅里葉變換之后，可以得到如下指數(shù)形式表達(dá)的復(fù)分布：

其中，w(x,y)為b(x,y)的傅里葉譜分布。同樣，對(duì)參考條紋也做同樣的變換，得到如下表示：

可選地，可對(duì)式(3)和式(4)的復(fù)分布進(jìn)行計(jì)算，以得到兩者的相位差：

其中，arctan{}表示反正切函數(shù)，imag[]表示取復(fù)數(shù)虛部，real[]表示取復(fù)數(shù)實(shí)部。

需要說(shuō)明的是，在本實(shí)施例中，采用的是傅里葉變換輪廓術(shù)的方法得到所述截?cái)嘞辔??？蛇x地，還可以通過(guò)其他的方法獲得所述截?cái)嘞辔?，例如，空域的余弦變換、小波變換和S變換，時(shí)域的條紋相移等，只要能實(shí)現(xiàn)截?cái)嘞辔猾@取即可，在本實(shí)施例中不作具體限制。

步驟S103，通過(guò)拍攝得到參考平面并獲取參考平面展開相位，根據(jù)所述截?cái)嘞辔缓退鰠⒖计矫嬲归_相位進(jìn)行展開操作，得到第一相位分布結(jié)果。

可選地，在本實(shí)施例中，可以通過(guò)相機(jī)拍攝以獲取到參考平面或者是根據(jù)標(biāo)定以獲取得到參考平面，具體實(shí)施方式本實(shí)施例中不作限制。

具體地，請(qǐng)參閱圖3，步驟S103可以包括步驟S1031、步驟S1033以及步驟S1035三個(gè)子步驟。

步驟S1031，將所述截?cái)嘞辔缓退鰠⒖计矫嬲归_相位進(jìn)行做差處理，將差值與2π相比較得到第一相位級(jí)次。

可選地，在對(duì)被測(cè)物體的條紋進(jìn)行分析得到對(duì)應(yīng)相位信息后，被測(cè)物體的相位通常是被截?cái)喾植荚?-π,π]內(nèi)。不失一般性的，所構(gòu)造的參考平面的截?cái)嘞辔幌鄬?duì)容易展開，在進(jìn)行簡(jiǎn)單空間行列展開后得到參考平面展開相位φ_o。將被測(cè)物體的截?cái)嘞辔慌c參考平面展開相位φ_o二者的差值與2π相比較，可以獲得第一相位級(jí)次K，其中K為正整數(shù)。第一相位級(jí)次K可以指導(dǎo)截?cái)嘞辔坏恼归_，具體的表達(dá)形式可以如下：

其中，相應(yīng)的第一相位級(jí)次K可表示為：

其中，floor函數(shù)為向下取整函數(shù)。

步驟S1033，根據(jù)所述第一相位級(jí)次和所述參考平面展開相位得到所述被測(cè)物體的第一展開相位。

在獲得正確的第一相位級(jí)次K后，可以得到被測(cè)物體的被測(cè)面的展開相位φ₁，該展開相位可用作后續(xù)的相位融合：

步驟S1035，將所述第一展開相位和所述參考平面展開相位進(jìn)行做差處理，得到所述第一相位分布結(jié)果。

可選地，選取被測(cè)物體(256*256像素的peaks函數(shù)，條紋周期p＝21像素)截?cái)嘞辔环植贾械囊恍袨槔齺?lái)闡述該相位展開的過(guò)程和原理。如圖4所示，圖4(a)為參考平面上該行展開相位分布，圖4(b)為被測(cè)物體上該行的截?cái)嘞辔唬瑘D4(c)為圖4(a)和圖4(b)兩個(gè)相位分布之差與2π相比后得到的第一相位級(jí)次值K。圖4(d)為圖4(b)對(duì)應(yīng)的展開相位，圖4(e)為被測(cè)物體展開相位并扣除參考平面相位的相位分布，即被測(cè)物體高度引起的相位變化，可用來(lái)重建被測(cè)物體對(duì)應(yīng)高度分布。其中，橫軸表示在X位置上像素(Pixel)的變化，豎軸表示相位(Phase)變化，單位為弧度(Rad)。

步驟S105，構(gòu)建虛擬平面連續(xù)相位，根據(jù)所述截?cái)嘞辔缓退鎏摂M平面連續(xù)相位進(jìn)行展開操作，得到第二相位分布結(jié)果。

可選地，在本實(shí)施例中，當(dāng)被測(cè)物體的表面形狀相對(duì)較為復(fù)雜或是相位截?cái)啻螖?shù)較多時(shí)，需要在參考平面的基礎(chǔ)上虛擬出新的虛擬平面來(lái)輔助被測(cè)表面的相位展開。

可選地，需要構(gòu)建虛擬平面相位，需要說(shuō)明的是，在本實(shí)施例中，構(gòu)建的虛擬平面可以為一個(gè)也可以為多個(gè)?？蛇x地，虛擬平面連續(xù)相位φ_s與參考平面展開相位φ_o之間滿足如下關(guān)系：

(φ_o-2nπ)<φ_s<(φ_o+2nπ)

其中，n為正整數(shù)(1,2,3,…,n)。即虛擬平面連續(xù)相位φ_s要略小于φ_o+2nπ或是略大于φ_o-2nπ，以便能夠準(zhǔn)確地確定相位截?cái)嗉?jí)次。

具體地，請(qǐng)參閱圖5，步驟S105可以包括步驟S1051、步驟S1053以及步驟S1055三個(gè)子步驟。

步驟S1051，將所述截?cái)嘞辔缓退鎏摂M平面連續(xù)相位進(jìn)行做差處理，將差值與2π相比較得到第二相位級(jí)次。

步驟S1053，根據(jù)所述第二相位級(jí)次和所述虛擬平面連續(xù)相位得到所述被測(cè)物體的第二展開相位。

步驟S1055，將所述第二展開相位和所述參考參考平面展開相位進(jìn)行做差處理，得到所述第二相位分布結(jié)果。

可選地，所述第二相位分布結(jié)果獲取的大致步驟與所述第一相位分布結(jié)果獲取步驟相似，在此不作一一贅述。

即在獲得虛擬平面連續(xù)相位之后，按照上述公式(6)～公式(8)進(jìn)行展開操作得到被測(cè)物體的展開相位，結(jié)合該展開相位及基于參考平面獲得的展開相位可進(jìn)行后續(xù)的相位融合。

步驟S107，將所述第一相位分布結(jié)果和所述第二相位分布結(jié)果進(jìn)行相位區(qū)域融合，得到所述被測(cè)物體的展開相位及高度分布結(jié)果。

具體地，請(qǐng)參閱圖6，步驟S107可以包括步驟S1071、步驟S1073以及步驟S1075三個(gè)子步驟。

步驟S1071，將所述第一相位分布結(jié)果和所述第二相位分布結(jié)果進(jìn)行相位區(qū)域融合。

步驟S1073，扣除在構(gòu)建所述虛擬平面連續(xù)相位時(shí)引入的相位級(jí)次，得到所述被測(cè)物體的相位分布。

不失一般性地，在利用虛擬平面進(jìn)行截?cái)嘞辔徽归_時(shí)，會(huì)人為地造成相位級(jí)次的變化，因此需要在多個(gè)展開相位區(qū)域融合時(shí)，消除掉人為引入的相位級(jí)次變化。

步驟S1075，根據(jù)所述被測(cè)物體的展開相位與高度之間的關(guān)系，重建所述被測(cè)物體的高度分布。

在具體實(shí)施時(shí)，選取被測(cè)物體(256*256像素的6.3*peaks函數(shù)，條紋周期p＝21像素)，在由行列相位展開方法得到參考平面展開相位φ_o后，將得到的參考平面展開相位φ_o按照公式(6)～(8)執(zhí)行第一次展開操作并扣除參考平面展開相位，得到第一相位分布結(jié)果，如圖7(a)所示，其中，X軸(Position X)上圖像單位為像素(Pixel)，Y軸(Position Y)上圖像單位為像素(Pixel)。

根據(jù)虛擬平面的構(gòu)建要求，得到虛擬平面連續(xù)相位φ_s1和φ_s2，其中，φ_s1＝φ_o-2π+1，φ_s2＝φ_o+2π-1。將得到的虛擬平面連續(xù)相位φ_s1和φ_s2按照公式(6)～(8)執(zhí)行第二次和第三次展開操作并扣除參考平面展開相位，得到第二相位分布結(jié)果和第三相位分布結(jié)果，分別如圖7(b)和圖7(c)所示。

選取圖7(a)、圖7(b)和圖7(c)中虛線這一列，得到的相應(yīng)的相位分布如圖8(a)所示，其中，圖8(a)中表示圖7(a)虛線的曲線展開出錯(cuò)的部分，可以用表示圖7(b)中虛線的曲線來(lái)融合，那么在圖7(a)中區(qū)域1和區(qū)域2在圖7(b)中所示的第二次展開操作后是連續(xù)的，所以可以融合兩次展開的相位分布，得到區(qū)域1和區(qū)域2的正確相位。

如果選取圖7(a)、圖7(b)和圖7(c)中實(shí)線這一列，得到的相應(yīng)的相位分布如圖8(b)所示。圖8(b)中表示圖7(a)實(shí)線的曲線展開前面截?cái)嗖糠衷趨^(qū)域2已經(jīng)由圖7(b)融合成正確相位(圖8(a))，該曲線后面未展開的部分可以利用圖8(b)中表示圖7(c)實(shí)線部分的曲線進(jìn)行融合。圖7(a)中區(qū)域3在圖7(c)所示的第二次展開操作后是連續(xù)的，所以可以利用兩次展開的相位分布得到區(qū)域3的正確相位。最終得到被測(cè)物體的正確展開相位，如圖7(d)所示。進(jìn)而，得到被測(cè)物體的重建高度分布，如圖9所示，其中，被測(cè)物體三維圖分別用X位置、Y位置以及高度Height位置上的像素表示，高度的單位為毫米(mm)。

如圖10所示，是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種相位展開系統(tǒng)110的功能模塊框圖。該相位展開系統(tǒng)110包括截?cái)嘞辔猾@取模塊111、第一展開模塊112、第二展開模塊113以及融合模塊114。下面對(duì)圖10所示的各功能模塊進(jìn)行詳細(xì)闡述。

所述截?cái)嘞辔猾@取模塊111用于根據(jù)投射到被測(cè)物體表面的結(jié)構(gòu)光獲得所述被測(cè)物體的截?cái)嘞辔弧Ｔ撃K可用于執(zhí)行圖2中所示的步驟S101。

所述第一展開模塊112用于通過(guò)拍攝得到參考平面并獲取參考平面展開相位，根據(jù)所述截?cái)嘞辔缓退鰠⒖计矫嬲归_相位進(jìn)行展開操作，得到第一相位分布結(jié)果。該模塊可用于執(zhí)行圖2中所示的步驟S103。

所述第二展開模塊113用于構(gòu)建虛擬平面連續(xù)相位，根據(jù)所述截?cái)嘞辔缓退鎏摂M平面連續(xù)相位進(jìn)行展開操作，得到第二相位分布結(jié)果。該模塊可用于執(zhí)行圖2中所示的步驟S105。

所述融合模塊114用于將所述第一相位分布結(jié)果和所述第二相位分布結(jié)果進(jìn)行相位區(qū)域融合，得到所述被測(cè)物體的展開相位及高度分布結(jié)果。該模塊可用于執(zhí)行圖2中所示的步驟S107。

具體地，請(qǐng)參閱圖11，所述第一展開模塊112包括第一相位級(jí)次獲取子模塊1121、第一展開相位獲取子模塊1122以及第一相位分布獲取子模塊1123。

所述第一相位級(jí)次獲取子模塊1121用于將所述截?cái)嘞辔缓退鰠⒖计矫嬲归_相位進(jìn)行做差處理，將差值與2π相比較得到第一相位級(jí)次。該模塊可用于執(zhí)行圖3中所示的步驟S1031。

所述第一展開相位獲取子模塊1122用于根據(jù)所述第一相位級(jí)次和所述參考平面展開相位得到所述被測(cè)物體的第一展開相位。該模塊可用于執(zhí)行圖3中所示的步驟S1033。

所述第一相位分布獲取子模塊1123用于將所述第一展開相位和所述參考平面展開相位進(jìn)行作差處理，得到第一相位分布結(jié)果。該模塊可用于執(zhí)行圖3中所示的步驟S1035。

具體地，請(qǐng)參閱圖12，所述第二展開模塊113包括第二相位級(jí)次獲取子模塊1131、第二展開相位獲取子模塊1132以及第二相位分布獲取子模塊1133。

所述第二相位級(jí)次獲取子模塊1131用于將所述截?cái)嘞辔缓退鎏摂M平面連續(xù)相位進(jìn)行做差處理，將差值與2π相比較得到第二相位級(jí)次。該模塊可用于執(zhí)行圖5中所示的步驟S1051。

所述第二展開相位獲取子模塊1132用于根據(jù)所述第二相位級(jí)次和所述虛擬平面連續(xù)相位得到所述被測(cè)物體的第二展開相位。該模塊可用于執(zhí)行圖5中所示的步驟S1053。

所述第二相位分布獲取子模塊1133用于將所述第二展開相位和所述參考平面展開相位進(jìn)行做差處理，得到所述第二相位分布結(jié)果。該模塊可用于執(zhí)行圖5中所示的步驟S1055。

具體地，請(qǐng)參閱圖13，所述融合模塊114包括相位區(qū)域融合子模塊1141、扣除子模塊1142以及重建子模塊1143。

所述相位區(qū)域融合子模塊1141用于將所述第一相位分布結(jié)果和所述第二相位分布結(jié)果進(jìn)行相位區(qū)域融合。該模塊可用于執(zhí)行圖6中所示的步驟S1071。

所述第一扣除子模塊1142用于扣除在構(gòu)建所述虛擬平面連續(xù)相位時(shí)引入的相位級(jí)次，得到所述被測(cè)物體的相位分布。該模塊可用于執(zhí)行圖6中所示的步驟S1073。

所述重建子模塊1143用于根據(jù)所述被測(cè)物體的展開相位與高度之間的關(guān)系，重建所述被測(cè)物體的高度分布。該模塊可用于執(zhí)行圖6中所示的步驟S1075。

本實(shí)施例提供的各功能模塊的具體操作過(guò)程可以參照上述方法流程圖中相應(yīng)步驟的描述。

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)施例提供的相位展開方法，下面示例性地給出該方法的兩個(gè)具體試驗(yàn)案例。

第一案例

本案例中，被測(cè)物體是一個(gè)貓臉的模型，如圖14(a)所示，得到的被測(cè)物體的截?cái)嘞辔蝗鐖D14(b)所示，對(duì)截?cái)嘞辔粚?shí)施相位展開操作的分解步驟如下：

a、由空間行列相位展開方法得到參考平面的參考平面展開相位φ_o。

b、將得到的參考平面展開相位φ_o按照公式(6)～(8)執(zhí)行第一次相位展開操作并扣除參考平面展開相位，得到第一相位分布結(jié)果，如圖14(c)所示。根據(jù)虛擬平面的構(gòu)建要求，得到虛擬平面連續(xù)相位為φ_s1＝φ_o-2π+1，以該虛擬平面連續(xù)相位為基礎(chǔ)，按照上述公式執(zhí)行第二次相位展開操作并扣除參考平面展開相位，得到第二相位分布結(jié)果，如圖14(d)所示。

c、在上述第一次展開操作未展開的區(qū)域相位(圖14(c))在第二次相位展開操作后(圖14(d))是連續(xù)的，如圖14(e)所示，融合兩次展開的相位分布，得到被測(cè)物體最終的相位展開分布，如圖14(f)所示。

第二案例

本案例中，被測(cè)物體是一個(gè)三層疊放的塔狀物體，如圖15(a)所示，得到的被測(cè)物體的截?cái)嘞辔蝗鐖D15(b)所示，對(duì)被測(cè)物體截?cái)嘞辔粚?shí)施相位展開的分解步驟如下：

a、由空間行列相位展開方法得到參考平面的參考平面展開相位φ_o。

b、將得到的參考平面展開相位φ_o按照公式(6)～(8)執(zhí)行第一次相位展開操作并扣除參考平面展開相位，得到第一相位分布結(jié)果，如圖15(c)所示。根據(jù)虛擬平面的構(gòu)建要求，得到虛擬平面連續(xù)相位為φ_s1＝φ_o-2π+1，以該虛擬平面連續(xù)相位為基礎(chǔ)，按照上述公式執(zhí)行第二次相位展開操作并扣除參考平面展開相位，得到第二相位分布結(jié)果。

c、在上述第一次展開操作未展開的區(qū)域相位在第二次相位展開操作后是連續(xù)的，如圖15(c)所示，融合兩次展開的相位分布，得到被測(cè)物體最終的相位展開分布，如圖15(d)所示。

綜上所述，本發(fā)明提供的相位展開方法及系統(tǒng)，通過(guò)在參考平面展開相位的基礎(chǔ)上構(gòu)建虛擬平面連續(xù)相位來(lái)輔助被測(cè)表面的相位展開，進(jìn)行多次分級(jí)相位展開，結(jié)合多個(gè)展開相位結(jié)果以得到最終正確的展開相位。本發(fā)明提供的相位展開方法無(wú)需標(biāo)記與編碼，展開速度快，且不需在二維平面內(nèi)進(jìn)行逐點(diǎn)空間相位展開，不會(huì)產(chǎn)生誤差傳遞蔓延和擴(kuò)散。

在本申請(qǐng)所提供的實(shí)施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的裝置和方法，也可以通過(guò)其它的方式實(shí)現(xiàn)。以上所描述的裝置實(shí)施例僅僅是示意性的，例如，附圖中的流程圖和框圖顯示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的裝置、方法和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的可能實(shí)現(xiàn)的體系架構(gòu)、功能和操作。在這點(diǎn)上，流程圖或框圖中的每個(gè)方框可以代表一個(gè)模塊、程序段或代碼的一部分，所述模塊、程序段或代碼的一部分包含一個(gè)或多個(gè)用于實(shí)現(xiàn)規(guī)定的邏輯功能的可執(zhí)行指令。也應(yīng)當(dāng)注意，在有些作為替換的實(shí)現(xiàn)方式中，方框中所標(biāo)注的功能也可以以不同于附圖中所標(biāo)注的順序發(fā)生。例如，兩個(gè)連續(xù)的方框?qū)嶋H上可以基本并行地執(zhí)行，它們有時(shí)也可以按相反的順序執(zhí)行，這依所涉及的功能而定。也要注意的是，框圖和/或流程圖中的每個(gè)方框、以及框圖和/或流程圖中的方框的組合，可以用執(zhí)行規(guī)定的功能或動(dòng)作的專用的基于硬件的系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，或者可以用專用硬件與計(jì)算機(jī)指令的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。

另外，在本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例中的各功能模塊可以集成在一起形成一個(gè)獨(dú)立的部分，也可以是各個(gè)模塊單獨(dú)存在，也可以兩個(gè)或兩個(gè)以上模塊集成形成一個(gè)獨(dú)立的部分。

所述功能如果以軟件功能模塊的形式實(shí)現(xiàn)并作為獨(dú)立的產(chǎn)品銷售或使用時(shí)，可以存儲(chǔ)在一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中。基于這樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說(shuō)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分或者該技術(shù)方案的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來(lái)，該計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備(可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括：U盤、移動(dòng)硬盤、只讀存儲(chǔ)器、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、磁碟或者光盤等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。

需要說(shuō)明的是，在本文中，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒(méi)有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒(méi)有更多限制的情況下，由語(yǔ)句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。