本發(fā)明涉及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的相位解包裹算法。

背景技術(shù)：

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及其應(yīng)用受到越來(lái)越多的關(guān)注并得到很大的發(fā)展，特別是虛擬現(xiàn)實(shí)在三維形貌的測(cè)量和恢復(fù)方面的技術(shù)受到更多關(guān)注。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有測(cè)量方法簡(jiǎn)單、無(wú)接觸以及分辨率高等優(yōu)點(diǎn)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)通過(guò)對(duì)干涉條紋的記錄以及再現(xiàn)，獲取物體形貌信息，物體尺寸在納米級(jí)時(shí)，直接利用雙波長(zhǎng)光學(xué)解包裹技術(shù)可以獲得物體的三維形貌，但是當(dāng)被測(cè)物體的尺寸比較大時(shí)，需要對(duì)主值相位進(jìn)行相位解包裹處理，才能得到物體真實(shí)相位。雙波長(zhǎng)光學(xué)解包裹技術(shù)對(duì)細(xì)胞級(jí)微小物體的形貌測(cè)量具有較大的優(yōu)勢(shì)，不需要進(jìn)行解包裹運(yùn)算就可以得到物體的三維形貌，但對(duì)宏觀物體形貌測(cè)量時(shí)，需使用解包裹算法得到物體的真實(shí)相位信息，才能得到物體形貌信息。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出的一種虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的相位解包裹算法，具有較強(qiáng)的抗噪聲和去邊界能力。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的相位解包裹算法，該算法利用掩膜與傅里葉變換解包裹算法，將在傅里葉變換的相位解包裹算法的基礎(chǔ)上，增加去除邊界點(diǎn)的功能，同時(shí)也有減少噪聲影響的作用，該方法包括以下步驟：

步驟1：選取邊界點(diǎn)參數(shù)，選取兩個(gè)參數(shù)分別為:邊界判斷參數(shù)、邊界去除濾波器尺寸參數(shù)；

步驟2：根據(jù)邊界點(diǎn)判斷參數(shù)，得到邊界點(diǎn)掩膜，假設(shè)，包裹相位是m×n矩陣，其中一個(gè)像素點(diǎn)(x₀,y₀)的x方向和y方向偏導(dǎo)為平方并取其較大值，同樣地，對(duì)每一個(gè)包裹相位像素點(diǎn)進(jìn)行處理，得到m×n大小的偏導(dǎo)平方矩陣ψ₀(x,y)，然后，對(duì)矩陣ψ₀(x,y)歸一化處理，得到矩陣ψ(x,y)，如下式所示；

步驟3：獲取邊界點(diǎn)之后，根據(jù)給定尺寸的濾波器對(duì)邊界區(qū)域進(jìn)行濾波處理，在濾波器大小窗口判斷是否有邊界點(diǎn),即判斷矩陣M(x,y)中是否有“1”，由于傅里葉變換相位解包裹算法對(duì)非邊界點(diǎn)的處理效果較好，如果存在邊界點(diǎn)，將M(x,y)取反，取反之后“1”則表示非邊界點(diǎn)，“0”表示邊界點(diǎn),取反之后的矩陣與傅里葉變換相位解包裹算法得到解包裹相位相乘，“1”像素點(diǎn)的值不變，“0”像素點(diǎn)的值由周圍非邊界點(diǎn)的值平均求得，替換“0”值；

步驟4：判斷窗口內(nèi)是否有邊界點(diǎn)，如果有，繼續(xù)執(zhí)行步驟3；如果沒(méi)有；擴(kuò)大濾波窗口，直到?jīng)]有邊界點(diǎn)，即可得到?jīng)]有邊界點(diǎn)的解包裹相位θ(x,y)。本發(fā)明通過(guò)提供的一種虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的相位解包裹算法，其有益效果在于：將掩膜算法引進(jìn)傅里葉變換解包裹算法，可以有效的去除解包裹相位中的邊界點(diǎn)，同時(shí)減少噪聲對(duì)解包裹相位圖的影響。

具體實(shí)施方式

下面對(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?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)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。

本發(fā)明提供的一種虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的相位解包裹算法，傅里葉變換相位解包裹算法與其他相位解包裹算法相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)。傅里葉變換解包裹算法在計(jì)算過(guò)程中不產(chǎn)生分支，也不尋求相位解包裹前后相位的微分的最小值，計(jì)算過(guò)程與路徑無(wú)關(guān)，這些特點(diǎn)成就了該算法具有計(jì)算速度快、精度高等優(yōu)點(diǎn)；但該算法在噪聲抗干擾方面并不理想,特別在邊界點(diǎn)去除上存在缺點(diǎn)。基于掩膜與傅里葉變換解包裹算法，將在傅里葉變換的相位解包裹算法的基礎(chǔ)上，增加去除邊界點(diǎn)的功能，同時(shí)也有減少噪聲影響的作用，該方法包括以下步驟：

步驟1：選取邊界點(diǎn)參數(shù)，選取兩個(gè)參數(shù)分別為:邊界判斷參數(shù)、邊界去除濾波器尺寸參數(shù)；

步驟2：根據(jù)邊界點(diǎn)判斷參數(shù)，得到邊界點(diǎn)掩膜，假設(shè)，包裹相位是m×n矩陣，其中一個(gè)像素點(diǎn)(x0,y₀)的x方向和y方向偏導(dǎo)為平方并取其較大值，同樣地，對(duì)每一個(gè)包裹相位像素點(diǎn)進(jìn)行處理，得到m×n大小的偏導(dǎo)平方矩陣ψ₀(x,y)，然后，對(duì)矩陣ψ₀(x,y)歸一化處理，得到矩陣ψ(x,y)，如下式所示；

式中，1≤x≤n，1≤y≤n，當(dāng)ψ(x,y)的值大于邊界判斷參數(shù)時(shí)，通過(guò)0-1轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為“1”，小于或者等于邊界判斷參數(shù)的則為“0”，得到只含有“0”和“1”大小為m×n矩陣α(x,y)。

如果，僅根據(jù)偏導(dǎo)函數(shù)的值判斷邊界點(diǎn)，容易出現(xiàn)誤判，即物體形貌變化也會(huì)出現(xiàn)偏導(dǎo)大于邊界判斷參數(shù)的情況，需要進(jìn)一步判斷邊界點(diǎn):

首先，生成3×3的全“1”矩陣，與矩陣α(x,y)卷積運(yùn)算，如下式所示：

其次，將α(x,y)的值取反，與c(x,y)矩陣與運(yùn)算，得到m×n大小的矩陣M(x,y)；

最后，在M(x,y)中值為“1”的為邊界點(diǎn)，“0”的區(qū)域不是邊界點(diǎn)。

步驟3：獲取邊界點(diǎn)之后，根據(jù)給定尺寸的濾波器對(duì)邊界區(qū)域進(jìn)行濾波處理，在濾波器大小窗口判斷是否有邊界點(diǎn),即判斷矩陣M(x,y)中是否有“1”，由于傅里葉變換相位解包裹算法對(duì)非邊界點(diǎn)的處理效果較好，如果存在邊界點(diǎn)，將M(x,y)取反，取反之后“1”則表示非邊界點(diǎn)，“0”表示邊界點(diǎn),取反之后的矩陣與傅里葉變換相位解包裹算法得到解包裹相位相乘，“1”像素點(diǎn)的值不變，“0”像素點(diǎn)的值由周圍非邊界點(diǎn)的值平均求得，替換“0”值；

步驟4：判斷窗口內(nèi)是否有邊界點(diǎn)，如果有，繼續(xù)執(zhí)行步驟3；如果沒(méi)有；擴(kuò)大濾波窗口，直到?jīng)]有邊界點(diǎn)，即可得到?jīng)]有邊界點(diǎn)的解包裹相位θ(x,y)。

將掩膜算法引進(jìn)傅里葉變換解包裹算法，可以有效的去除解包裹相位中的邊界點(diǎn)，同時(shí)減少噪聲對(duì)解包裹相位圖的影響。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，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)。