CN104101310A

CN104101310A - 一种用于文字压痕的三维显现方法

Info

Publication number: CN104101310A
Application number: CN201410349840.9A
Authority: CN
Inventors: 岳慧敏; 吴雨祥; 赵必玉; 张博; 易京亚; 李明阳; 刘永
Original assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Current assignee: University of Electronic Science and Technology of China
Priority date: 2014-07-22
Filing date: 2014-07-22
Publication date: 2014-10-15

Abstract

本发明提供了一种用于文字压痕的三维显现方法，该方法将相位测量轮廓术用于文件隐藏印压痕迹的显现测量中。基于相位测量轮廓术的物体表面三维面形测量方法是一种高精度、快速、非接触、非相干的光学全场测量技术，并且实验装置简单，主要包括计算机、数码相机和投影仪。将相位测量轮廓术用于文字压痕显现测量中可以直接得到待测表面的高度分布，从而定量的获得待测表面的文字痕迹，利用得到的高度数据可以识别待测表面的潜在文字，同时也可以根据字体的形状以及字体不同位置的深浅进行字迹比对检测，从而判定文字的写作者，在司法鉴定上有重要应用。本发明的主要增益：提供了一种高精度、快速、全场的文字压痕的测量方法。

Description

一种用于文字压痕的三维显现方法

技术领域

本发明涉及将基于相位测量轮廓术的三维测量方法用于文字压痕的高精度显现测量的技术领域。

背景技术

随着生物识别技术的不断发展，笔迹识别技术已成为计算机视觉和模式识别领域一个重要研究课题，并已广泛应用到了公安、司法、考古、金融等各个领域。在司法鉴定领域，文件压印字迹鉴定已成为主要内容之一。现有的文件压印字迹显现方法主要有以下几种：第一，测光检测法，选用适当的照明光源，以低角度（通常小于45°角）照明方式从待测表面侧面照射待测表面，从而达到显现待测表面印压痕迹的目的；第二，表面涂色法，选用适当的色料（通常选用复写纸色料等），直接在待测表面均匀地涂抹一层色料，由于待测表面凹陷部分不易着色，从而达到显现待测表面印压痕迹的目的；第三，静电压痕仪检验法，基于电容器原理，通过对有印压痕迹的待测表面充电，使文件上印压痕迹与待测表面之间形成电位差，并感应成像薄膜形成稳定的电位图像，即印压痕迹的静电图像。

但是测光检测法只能在字印较深时有效，另外两种方法属于有伤检测，会破坏待测表面，并且，以上三种方法均是定性测量，不能利用检测结果进行字迹比对鉴定。基于相位测量轮廓术的物体表面三维面形测量方法是一种高精度、快速、非接触、非相干的光学全场测量技术，并且实验装置简单，主要包括计算机、数码相机和投影仪。将相位测量轮廓术用于文字压痕显现测量中可以直接得到待测表面的高度分布，从而定量的测量待测表面的文字痕迹，利用得到的高度数据可以识别待测表面的潜在文字，同时也可以根据字体的形状以及字体不同位置的深浅进行字迹比对检测，从而判定文字的写作者。本发明所使用的方法可靠性和耐用性高，不会损伤待测表面，适用于各种材质的待测表面。将相位测量轮廓术引入文字压痕的显现测量中将得到非常好的效果。

发明内容

本发明公开了一种用于文字压痕的三维显现方法。该方法将相位测量轮廓术用于文字压痕的显现中。

为了实现上述技术方案，本发明采用以下技术方案：

一种用于文字压痕的三维显现方法，包括以下几个步骤:

步骤1、向待测表面上投影条纹，然后采集待测表面上的变形条纹图，待测表面的高度信息将被调制在变形条纹的相位中；

步骤2、对采集到的变形条纹的光强图的相位信息进行分析解调，得到变形条纹的相位分布；

步骤3、解调到的相位是不连续的，需将其进行相位展开；

步骤4、得到展开相位后，通过相位测量轮廓术的相位高度关系获得待测表面的高度信息，然后即可对表面上的文字压痕进行文字识别和字迹鉴定。

上述技术方案中，所述步骤1中的变形条纹图I(x,y)，表示为：

其中I(x,y)表示相机记录的光强分布，A(x,y)是背景光强，B(x,y)是调制度分布，是载频的频率函数，是变形条纹的相位分布，(x,y)为变形条纹图像的二维坐标。

上述技术方案中，所述步骤2中，对采集到的变形条纹的光强图的相位信息进行分析解调，得到变形条纹的相位分布；

下式为得到的某一帧变形条纹图像的光强表达式：

需要N副图，每一副条纹图像的相位都比前一副要多一个为相移大小值，即为2π/N，相位解调得到的相位的解如下：

。

上述技术方案中，所述步骤3中将其进行相位展开具体实施方法可以描述为：对比截断相位图中相邻两点的相位值，若后一点的值减去前一点值大于π，则后一点的相位值减2π，若差值小于-π，则后一点的相位值加2π，否则相位值不变，按此规则再比较更后面的一点，直到相位图中每一点都处理过。

本发明具备以下有益效果：

本发明最突出的是首次将相位测量轮廓术用于文字压痕的三维显现中。在本发明公开的相位测量轮廓术用于文字压痕的显现测量实验中，成功高效的得到了待测表面上文字压痕的高度数据，清楚的识别了文字。该方法相对于其他方法具有无损、高精度、快速等优点。

附图说明

图1是相位测量轮廓术测量的系统图;

图2是测试纸面；

图3显示了纸面上的变形条纹；

图4是测量得到的纸面的三维面形。

具体实施方式

本发明公开了一种用于文字压痕的三维显现方法，该方法将相位测量轮廓术用于文字压痕测量中。下面结合附图和具体实施例子对发明的实施方案具体说明。

步骤一：设置实验测量系统：系统主要包括相机、投影仪、待测表面（纸面）、控制电脑及支架。调整系统使数码相机能够拍摄到待测纸面表面的条纹图案，同时确保投影仪的光学中心和相机的光学中心的连线与投影光轴垂直。如图一。

步骤二：通过计算机控制投影仪产生并投射标准的正弦条纹图案，数码相机拍摄在待测纸面上的变形条纹。图1和图3显示了本例的测试纸面和上面的变形条纹，可以看出直接观察纸面难以识别文字的压痕。本例中CCD相机是Prosilica GT1660C ，相机使用50mm的定焦镜头(Computar M5018-MP2).

步骤三：相位解调和相位展开后得到纸面高度分布相关的相位，然后根据相位测量轮廓术的相位高度关系得到纸面上的高度分布。图4显示了本例的待测纸面表面的三维面形，可以看出本发明可以成功高效的得到纸面上文字压痕的高度数据，并可以清楚的识别文字。

实施例1

一种基于相位测量轮廓术的文字压痕的三维显现方法，其特征在于包括以下几个步骤：

步骤1. 设置实验测量系统：系统主要包括数码相机、投影仪、待测表面、计算机及支架。调整系统使数码相机能够拍摄到待测表面上的条纹图案，同时确保投影仪的光学中心和相机的光学中心的连线与投影光轴垂直。

步骤2. 投影仪向被测表面投影强度呈正弦分布的条纹图像，相机拍摄记录待测表面面形所调制的条纹图像，此时被测表面的高度信息调制被在得到变形条纹的相位中；

步骤3、对变形条纹图进行相位解调，得到变形条纹的相位分布，此时解调得到的相位是截断的，必须先进行相位展开；

步骤4、得到连续的展开相位后，通过相位测量轮廓术的相位高度关系获得待测表面的三维高度信息。进而可对待测表面上的文字痕迹进行识别和鉴定。

上述技术方案中，所述步骤2中的变形条纹图I(x,y)，可以表示为：

其中I(x,y)表示相机记录的光强分布，A(x,y)是背景光强，B(x,y)是调制度分布，是载频的频率函数，是与物体表面高度相关的相位分布，(x,y)为变形条纹图像的二维坐标。

上述技术方案中，所述步骤3中，对变形条纹图中的相位信息进行分析解调，得到变形条纹的相位分布；

下式为第n副条纹图的光强的表达式：

其中表示记录的n帧条纹图光强分布，A(x,y)是背景光强，B(x,y)是调制度分布，是变形条纹的相位分布，(x,y)为变形条纹图像的二维坐标，为相移大小，n为条纹图的帧序数，N相移法的总相移步数，得到的变形条纹的相位分布如下：

上述技术方案中，所述步骤3中将其进行相位展开具体包括以下步骤：逐点对比第k套展开相位图与第k+1套截断相位图在同一点处的相位值，若二者的相位差值大于π，则第k+1套截断相位图在该点的相位加2π，若差值小于-π，则第k+1套截断相位图在该点的相位减2π，否则相位值不变，运算过程如下：

其中：和分别表示第k套条纹图的相位和展开相位，表示第k套条纹中每个条纹图的条纹数目，Round()为四舍五入运算。

Claims

1.一种用于文字压痕的三维显现方法，包括以下几个步骤:

步骤3、解调到的相位是不连续的，需将其进行相位展开；

2.根据权利要求1所述的一种用于文字压痕的三维显现方法，所述步骤1中的变形条纹图I(x,y)，表示为：

3.根据权利要求1所述的一种用于文字压痕的三维显现方法，所述步骤2中，对采集到的变形条纹的光强图的相位信息进行分析解调，得到变形条纹的相位分布；

下式为得到的某一帧变形条纹图像的光强表达式：

。

4.根据权利要求1所述的一种用于文字压痕的三维显现方法，所述步骤3中将其进行相位展开具体实施方法可以描述为：对比截断相位图中相邻两点的相位值，若后一点的值减去前一点值大于π，则后一点的相位值减2π，若差值小于-π，则后一点的相位值加2π，否则相位值不变，按此规则再比较更后面的一点，直到相位图中每一点都处理过。