CN112508791B - 一种初始相位提取方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开一种初始相位提取方法、装置、电子设备及存储介质，涉及图像处理的技术领域。该方法包括获取同一结构光调制的三幅初相位不同的图像；对三幅图像中的每幅图像分别进行频域变换，获取各自的峰值频谱值，得到第一频谱值、第二频谱值、第三频谱值；对第一频谱值、第二频谱值、第三频谱值两两进行差值运算，分别获得第一频谱差值、第二频谱差值、第三频谱差值；分别计算第一频谱差值、第二频谱差值、第三频谱差值的辐角，获得第一辐角、第二辐角、第三辐角；基于第一辐角、第二辐角、第三辐角得到所述三幅图像中的每幅图像各自的初始相位。解决了现有技术中低调制度结构光照明时，相位提取精度不准确的问题。
Description
技术领域
本申请涉及图像处理的技术领域，具体而言，涉及一种初始相位提取方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术
二维结构光显微成像技术，其基本原理为，通过正弦结构光照明样品，将高频信息调制到光学传递函数以内，通过系统后采集到的图像频谱信息为样品表面低频信息和高频信息的混叠，此时利用多幅被不同相位结构光调制得到的图像分离出高频信息和低频信息，最后将错位的高频信息平移至正确位置得到超分辨图像。整个超分辨图像重构过程最为关键的环节是高频信息和低频信息的分离，该过程需要准确获取每幅图像中结构光的相位信息，以构建方程组解算高频信息。
但是，在实际结构光显微成像系统中，经常会遇到结构光条纹调制度较低的情况。当较低调制度结构光调制样品时，目前传统的相位提取算法(如POP(Phase of Peaks，峰值相位算法)、ACR(Auto-Correlation Reconstruction，图像自相关算法)等)将会出现严重误差，从而导致重构得到的超分辨图像产生不可预估的伪影。
发明内容
本申请的提供一种初始相位提取方法、装置、电子设备及存储介质，以解决现有技术中低调制度结构光照明时，相位提取精度不准确的问题。
第一方面，本申请实施例提供一种初始相位提取方法，包括：获取同一结构光调制的三幅初相位不同的图像；对所述三幅图像中的每幅图像分别进行频域变换，获取各自的峰值频谱值，得到第一频谱值、第二频谱值、第三频谱值；对所述第一频谱值、所述第二频谱值、所述第三频谱值两两进行差值运算，分别获得第一频谱差值、第二频谱差值、第三频谱差值；分别计算所述第一频谱差值、所述第二频谱差值、所述第三频谱差值的辐角，获得第一辐角、第二辐角、第三辐角；基于所述第一辐角、所述第二辐角、所述第三辐角得到所述三幅图像中的每幅图像各自的初始相位。
在本申请实施例中，通过对同一结构光调整的三幅图像分别进行频域变换，获取对应的三个频谱值，并将三个频谱值两两进行差值运算，得到三个频谱差值，并计算三个频谱差值的辐角，并基于三个辐角得到三幅图像中的每幅图像各自的初始相位。根据相关图像的频谱关系，通过运算消除了由调制度引入的误差源，提高了低调制度下的相位提取精度即使在较低调制度结构光调制样品的情况下，依旧能准确地提取出对应图像的初始相位，不会出现因结构光调制度低，而导致重构得到的超分辨图像产生不可预估的伪影。
结合上述第一方面提供的技术方案，在一些可能的实施方式中，基于所述第一辐角、所述第二辐角、所述第三辐角得到所述三幅图像中的每幅图像各自的初始相位，包括：分别计算所述第一辐角、所述第二辐角、所述第三辐角的余切值，得到第一余切值、第二余切值、第三余切值；基于所述第一余切值、所述第二余切值、所述第三余切值以及预设余切角表达式，建立三元方程组；求解所述三元方程组得到所述三幅图像中的每幅图像各自的相位。
在本申请实施例中，通过第一辐角、第二辐角、第三辐角的余切值与初始相位之间的关系，建立三元方程组，联立方程组即可获得初始相位的解，从而快速、准确地得到初始相位，而初始相位的准确度越高，重构获得的图像的分辨率和图像质量就越高，同时，不会出现伪影等现象。
结合上述第一方面提供的技术方案，在一些可能的实施方式中，每幅图像的初始相位均包括两个，求解所述方程组得到所述三幅图像中的每幅图像各自的相位之后，所述方法还包括：从所述三幅图像中的每幅图像各自的两个初始相位中，确定出每幅图像的最终初始相位。
在本申请实施例中，由于通过三元方程组得到的关于初始相位的解有两组，因此，基于初始相位的两组解，得到三幅图像的最终初始相位。通过获得精确的最终初始相位，从而避免出现超分辨图像重构失败的问题，同时，精确的初始相位能使重构的图像的分辨率和图像质量更高。
结合上述第一方面提供的技术方案，在一些可能的实施方式中，从所述三幅图像中的每幅图像各自的两个初始相位中，确定出每幅图像的最终初始相位包括：分别计算所述第一频谱值的辐角与该第一频谱值对应的图像的两个初始相位中每一个相位的差值的绝对值；分别计算所述第二频谱值的辐角与该第二频谱值对应的图像的两个初始相位中每一个相位的差值的绝对值；分别计算所述第三频谱值的辐角与该第三频谱值对应的图像的两个初始相位中每一个相位的差值的绝对值；计算所述第一频谱值的辐角与该第一频谱值对应的图像的两个初始相位中第一个初始相位的差值的绝对值、所述第二频谱值的辐角与该第二频谱值对应的图像的两个初始相位中第一个初始相位的差值的绝对值以及所述第三频谱值的辐角与该第三频谱值对应的图像的两个初始相位中第一个初始相位的差值的绝对值的和，得到第一数值；计算所述第一频谱值的辐角与该第一频谱值对应的图像的两个初始相位中第二个初始相位的差值的绝对值、所述第二频谱值的辐角与该第二频谱值对应的图像的两个初始相位中第二个初始相位的差值的绝对值以及所述第三频谱值的辐角与该第三频谱值对应的图像的两个初始相位中第二个初始相位的差值的绝对值的和，得到第二数值；确定所述第一数值以及所述第二数值中值小的数值对应初始相位为所述最终初始相位。
在本申请实施例中，通过分别计算三个频谱值的辐角与其对应图像的两个初始相位中每一个相位的差值的绝对值，并分别计算三元方程组同一组解中的三个相位对应的三个差值的绝对值之和，得到第一数值和第二数值，确定所述第一数值以及所述第二数值中值小的数值对应初始相位为所述最终初始相位，这样便能快速排除通过三元方程组获得的两组初始相位中的错误项，从而获得准确的最初初始相位，防止因初始相位误差过大，而出现超分辨图像重构失败的情况。
结合上述第一方面提供的技术方案，在一些可能的实施方式中，对所述三幅图像中的每幅图像分别进行频域变换，包括：对所述三幅图像中的每幅图像分别进行二维傅里叶变换。
在本申请实施例中，使用二维傅里叶变换可以得到三幅图像中的每幅图像的频谱图，从而快速、准确地获得峰值频谱值。获得的峰值频谱值越准确，后续计算得到的初始相位越准确，重构获得的图像的分辨率和图像质量就越高，同时，不会出现伪影等现象。
第二方面，本申请实施例提供一种初始相位提取装置，包括：获取模块、频域变换模块、计算模块。获取模块，用于获取同一结构光调制的三幅初相位不同的图像；频域变换模块，用于对所述三幅图像中的每幅图像分别进行频域变换，并获取各自的峰值频谱值，得到第一频谱值、第二频谱值、第三频谱值；计算模块，用于对所述第一频谱值、所述第二频谱值、所述第三频谱值两两进行差值运算，分别获得第一频谱差值、第二频谱差值、第三频谱差值；分别计算所述第一频谱差值、所述第二频谱差值、所述第三频谱差值的辐角，获得第一辐角、第二辐角、第三辐角；基于所述第一辐角、所述第二辐角、所述第三辐角得到所述三幅图像中的每幅图像各自的初始相位。
结合上述第二方面提供的技术方案，在一些可能的实施方式中，所述计算模块用于：分别计算所述第一辐角、所述第二辐角、所述第三辐角的余切值，得到第一余切值、第二余切值、第三余切值；基于所述第一余切值、所述第二余切值、所述第三余切值以及预设余切角表达式，建立三元方程组；求解所述三元方程组得到所述三幅图像中的每幅图像各自的相位。
结合上述第二方面提供的技术方案，在一些可能的实施方式中，每幅图像的初始相位均包括两个，所述计算模块在从求解所述方程组得到所述三幅图像中的每幅图像各自的两个相位，确定出每幅图像的最终初始相位时，具体用于：分别计算所述第一频谱值的辐角与该第一频谱值对应的图像的两个初始相位中每一个相位的差值的绝对值；分别计算所述第二频谱值的辐角与该第二频谱值对应的图像的两个初始相位中每一个相位的差值的绝对值；分别计算所述第三频谱值的辐角与该第三频谱值对应的图像的两个初始相位中每一个相位的差值的绝对值；计算所述第一频谱值的辐角与该第一频谱值对应的图像的两个初始相位中第一个初始相位的差值的绝对值、所述第二频谱值的辐角与该第二频谱值对应的图像的两个初始相位中第一个初始相位的差值的绝对值以及所述第三频谱值的辐角与该第三频谱值对应的图像的两个初始相位中第一个初始相位的差值的绝对值的和，得到第一数值；计算所述第一频谱值的辐角与该第一频谱值对应的图像的两个初始相位中第二个初始相位的差值的绝对值、所述第二频谱值的辐角与该第二频谱值对应的图像的两个初始相位中第二个初始相位的差值的绝对值以及所述第三频谱值的辐角与该第三频谱值对应的图像的两个初始相位中第二个初始相位的差值的绝对值的和，得到第二数值；确定所述第一数值以及所述第二数值中值小的数值对应初始相位为所述最终初始相位。
第三方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器连接；所述存储器，用于存储程序；所述处理器，用于调用存储于所述存储器中的程序，以执行如上述第一方面实施例和/或结合第一方面实施例的任一种可能的实施方式的方法。
第四方面，本申请实施例提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被计算机运行时，执行如上述第一方面实施例和/或结合第一方面实施例的任一种可能的实施方式的方法。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例示出的一种初始相位提取方法的流程示意图；
图2为本申请实施例示出的同一结构光调制的三幅初始相位不同的图像；
图3为本申请实施例示出的对三幅初始相位不同的图像进行二维傅里叶变换得到的傅里叶频谱图；
图4为本申请实施例示出的基于提取的初始相位重构得到的结构光超分辨图像；
图5为本申请实施例示出的一种初始相位提取装置的结构框图；
图6为本申请实施例示出的电子设备结构示意图。
具体实施方式
术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，并不表示排列序号，也不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“左”、“右”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。
下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述。
在较低调制度结构光调制样品时，现有的相位提取方法会出现严重误差，导致重构得到的超分辨图像产生不可预估的伪影。本方案通过三幅图像在频域内的相关计算，减少相位误差来源，提高了相位计算精度，具有普遍适用性，能在低调制度结构光调制样品的情况下，依然能提取出准确的相位。
请参阅图1，如图1所示为本申请实施例提供的一种初始相位提取方法，下面将结合图1对其包含的步骤进行说明。
S100：获取同一结构光调制的三幅初相位不同的图像。
上述三幅图像为使用同一结构光照明同一个样品，获取的关于该主体的三幅图像，其中，三幅图像的初始相位是随机的。一种实施方式下，上述三幅图像可以是预先得到的，并保存在数据库或磁盘中的，在需要时直接获取即可，或者，上述三幅图像是在需要使用时，实时拍摄的。
S200：对三幅图像中的每幅图像分别进行频域变换，获取各自的峰值频谱值，得到第一频谱值、第二频谱值、第三频谱值。
通过对三幅图像分别进行频域变换，得到三幅图像变换过后的对应的频谱图，获取变换过后的各自的峰值频谱值。一种实施方式下，在进行频域变换时，可以是对三幅图像中的每幅图像分别进行二维傅里叶变换，得到三幅图像各自对应的频谱图(在频谱图中，中心部分表示原图像中的低频部分，是图像中灰度变化不太快的成分，反映了图像的主体框架；而频谱的四周，也即是高频区域是图像中灰度变化较快的成分，一般反映着图像中的椒盐噪声(突发性的白点或黑点)或者是图像内部变化剧烈的边缘成分)，选取频谱图中的+1级旁瓣频谱值，进行下一步计算。使用二维傅里叶变换可以得到三幅图像中的每幅图像的频谱图，从而快速、准确地获得峰值频谱值。获得的峰值频谱值越准确，后续计算得到的初始相位越准确，重构获得的图像的分辨率和图像质量就越高，同时，不会出现伪影等现象。
此外，需要说明的是，在进行频域变换时除了采用二维傅里叶变换外，还可以采用其他方式，例如离散余弦变换、沃尔什-哈达玛变换。其中，离散余弦变换、沃尔什-哈达玛变换的原理已经为本领域技术人员所熟知，在此不再介绍。
S300：对第一频谱值、第二频谱值、第三频谱值两两进行差值运算，分别获得第一频谱差值、第二频谱差值、第三频谱差值。
对得到的第一频谱值、第二频谱值、第三频谱值两两进行差值运算，总共做三次差值运算，其中，每一个频谱值均需要做两次差值运算，在每一个频谱值做两次差值运算的过程中，每一个频谱值可以在两次运算中都是被减数，或者在两次运算中都是减数，或者在一次运算中作为减数、另一次运算中作为被减数。为了便于理解，以a1+b1i表示第一频谱值，a2+b2i表示第二频谱值，a3+b3i表示第三频谱值，则对获得的三个频谱值两两做差值运算，得：d12＝(a1-a2)+(b1-b2)i；d23＝(a2-a3)+(b2-b3)i；d13＝(a3-a1)+(b3-b1)i；其中，d12为第一频谱差值、d23为第二频谱差值、d13为第三频谱差值。
S400：分别计算第一频谱差值、第二频谱差值、第三频谱差值的辐角，获得第一辐角、第二辐角、第三辐角。
分别计算第一频谱差值、第二频谱差值、第三频谱差值的辐角，其中辐角的数量无穷多，但辐角的主值唯一确定，其中，可以用angle12表示第一辐角，用angle23表示第二辐角，用angle13表示第三辐角。
S500：基于第一辐角、第二辐角、第三辐角得到三幅图像中的每幅图像各自的初始相位。
基于第一辐角、第二辐角、第三辐角，通过计算得到三幅图像中的每幅图像各自的初始相位。一种实施方式下，基于第一辐角、第二辐角、第三辐角得到三幅图像中的每幅图像各自的初始相位的过程可以是：首先分别计算第一辐角、第二辐角、第三辐角的余切值，得到第一余切值、第二余切值、第三余切值，其中，第一余切值可以用cot[angle12]表示；第二余切值可以用cot[angle23]表示；第三余切值可以用cot[angle13]表示。然后基于第一余切值、第二余切值、第三余切值以及预设余切角表达式，建立三元方程组。最后求解三元方程组，得到三幅图像中的每幅图像各自的相位。
其中，三元方程组可以是：
该三元方程组中，angle12表示第一辐角，angle23表示第二辐角，angle13表示第三辐角，p1表示第一频谱值对应的图像的初始相位，p2表示第二频谱值对应的图像的初始相位，p3表示第三频谱值对应的图像的初始相位。
其中，求解上述三元方程组后，便可得到每幅图像各自的相位。需要说明的是，由于得到每幅图像的两个初始相位，因此还需要基于三幅图像中的每幅图像各自的两个初始相位，确定出每幅图像的最终初始相位。在求解方程后，得到的两组方程的解可表示为：
一种实施方式下，从三幅图像中的每幅图像各自的两个初始相位中，确定出每幅图像的最终初始相位的过程可以是：首先，分别计算第一频谱值的辐角与该第一频谱值对应的图像的两个初始相位中每一个相位的差值的绝对值；同理，分别计算第二频谱值的辐角与该第二频谱值对应的图像的两个初始相位中每一个相位的差值的绝对值；分别计算第三频谱值的辐角与该第三频谱值对应的图像的两个初始相位中每一个相位的差值的绝对值。然后，计算第一频谱值的辐角与该第一频谱值对应的图像的两个初始相位中第一个初始相位的差值的绝对值、第二频谱值的辐角与该第二频谱值对应的图像的两个初始相位中第一个初始相位的差值的绝对值以及第三频谱值的辐角与该第三频谱值对应的图像的两个初始相位中第一个初始相位的差值的绝对值的和，得到第一数值。其次，计算第一频谱值的辐角与该第一频谱值对应的图像的两个初始相位中第二个初始相位的差值的绝对值、第二频谱值的辐角与该第二频谱值对应的图像的两个初始相位中第二个初始相位的差值的绝对值以及第三频谱值的辐角与该第三频谱值对应的图像的两个初始相位中第二个初始相位的差值的绝对值的和，得到第二数值。最后，确定第一数值以及第二数值中值小的数值对应初始相位为最终初始相位。其中，确定最终初始相位的公式为：
此外，除了采用上述的方式确定出每幅图像的最终初始相位外，还可以采用别的方式，例如，从计算得到的两组初始相位的解中，指定其中的一组解作为最终初始相位，又或者将两组初始相位的平均值作为最终初始相位。
为了便于理解，以空间频率k＝0.164pixel-1，调制深度m＝0.05的结构光照明样品，样品图像区域为256×256像素，获取如图2所示的三幅图像。
对图2所示的三幅图像分别进行二维傅里叶变换，得到如图3所示的三幅频谱图。分别获取三幅图中黑色圆标记处的峰值频谱值，即第一频谱值a1+b1i、第二频谱值a2+b2i、第三频谱值a3+b3i，其坐标均为(129,170)。然后对获得的三个频谱值两两进行差值运算，分别获得第一频谱差值d12＝(a1-a2)+(b1-b2)i、第二频谱差值d23＝(a2-a3)+(b2-b3)i、第三频谱差值d13＝(a3-a1)+(b3-b1)i。分别计算第一频谱差值、第二频谱差值、第三频谱差值的辐角，获得第一辐角angle12、第二辐角angle23、第三辐角angle13，基于第一辐角、第二辐角、第三辐角，构建三元方程组，通过计算得到三幅图像中的每幅图像各自的初始相位的两组解，即(p′1,p′2,p′3)和(p″1,p″2″,p″3)。通过确定最终初始相位的公式确定出最终初始相位。其中，第一频谱值、第二频谱值、第三频谱值、第一频谱差值、第二频谱差值、第三频谱差值、第一辐角、第二辐角、第三辐角、初始相位的两组解以及最终初始相位(p1,p2,p3)的值如表1所示：
表1
基于计算得到的三幅图像的各自的初始相位(p1,p2,p3)，对图2所展示的三幅图像进行重构，得到如图4所示的图像。从图中可以看出，图4的分辨率和图像质量明显高于图2所示的三幅图像。
请参阅图5，图5为本申请实施例提供的一种初始相位提取装置100，该装置包括获取模块110、频域变换模块120、计算模块130。
获取模块110，用于获取同一结构光调制的三幅初相位不同的图像。
频域变换模块120，用于对三幅图像中的每幅图像分别进行频域变换，并获取各自的峰值频谱值，得到第一频谱值、第二频谱值、第三频谱值。
可选地，频域变换模块120具体用于对三幅图像中的每幅图像分别进行二维傅里叶变换。
计算模块130，用于对第一频谱值、第二频谱值、第三频谱值两两进行差值运算，分别获得第一频谱差值、第二频谱差值、第三频谱差值；分别计算第一频谱差值、第二频谱差值、第三频谱差值的辐角，获得第一辐角、第二辐角、第三辐角；基于第一辐角、第二辐角、第三辐角得到三幅图像中的每幅图像各自的初始相位。
计算模块130具体用于分别计算第一辐角、第二辐角、第三辐角的余切值，得到第一余切值、第二余切值、第三余切值；基于第一余切值、第二余切值、第三余切值以及预设余切角表达式，建立三元方程组；求解三元方程组得到三幅图像中的每幅图像各自的相位。
每幅图像的初始相位均包括两个，计算模块130，还用于求解所述方程组得到所述三幅图像中的每幅图像各自的相位之后，从所述三幅图像中的每幅图像各自的两个初始相位中，确定出每幅图像的最终初始相位。
每幅图像的初始相位均包括两个，计算模块130在从求解方程组得到三幅图像中的每幅图像各自的两个相位中，确定出每幅图像的最终初始相位时，具体用于：分别计算第一频谱值的辐角与该第一频谱值对应的图像的两个初始相位中每一个相位的差值的绝对值；分别计算第二频谱值的辐角与该第二频谱值对应的图像的两个初始相位中每一个相位的差值的绝对值；分别计算第三频谱值的辐角与该第三频谱值对应的图像的两个初始相位中每一个相位的差值的绝对值；计算第一频谱值的辐角与该第一频谱值对应的图像的两个初始相位中第一个初始相位的差值的绝对值、第二频谱值的辐角与该第二频谱值对应的图像的两个初始相位中第一个初始相位的差值的绝对值以及第三频谱值的辐角与该第三频谱值对应的图像的两个初始相位中第一个初始相位的差值的绝对值的和，得到第一数值；计算第一频谱值的辐角与该第一频谱值对应的图像的两个初始相位中第二个初始相位的差值的绝对值、第二频谱值的辐角与该第二频谱值对应的图像的两个初始相位中第二个初始相位的差值的绝对值以及第三频谱值的辐角与该第三频谱值对应的图像的两个初始相位中第二个初始相位的差值的绝对值的和，得到第二数值；确定第一数值以及第二数值中值小的数值对应初始相位为最终初始相位。
请参阅图6，其为本申请实施例提供的一种电子设备200。所述电子设备200包括：收发器210、存储器220、通讯总线230、处理器240。
所述收发器210、所述存储器220、处理器240各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线230或信号线实现电性连接。其中，收发器210用于收发数据。存储器220用于存储计算机程序，如存储有图5中所示的软件功能模块，即初始相位提取装置100。其中，初始相位提取装置100包括至少一个可以软件或固件(firmware)的形式存储于所述存储器220中或固化在所述电子设备200的操作系统(operating system，OS)中的软件功能模块。所述处理器240，用于执行存储器220中存储的可执行模块，例如初始相位提取装置100包括的软件功能模块或计算机程序。例如，获取同一结构光调制的三幅初相位不同的图像；对所述三幅图像中的每幅图像分别进行频域变换，获取各自的峰值频谱值，得到第一频谱值、第二频谱值、第三频谱值；对所述第一频谱值、所述第二频谱值、所述第三频谱值两两进行差值运算，分别获得第一频谱差值、第二频谱差值、第三频谱差值；分别计算所述第一频谱差值、所述第二频谱差值、所述第三频谱差值的辐角，获得第一辐角、第二辐角、第三辐角；基于所述第一辐角、所述第二辐角、所述第三辐角得到所述三幅图像中的每幅图像各自的初始相位。
其中，存储器220可以是，但不限于，随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-OnlyMemory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。
处理器240可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(FieldProgrammable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器240也可以是任何常规的处理器等。
其中，上述的电子设备200，包括但不限于个人电脑、服务器等。
本申请实施例还提供了一种非易失性计算机可读取存储介质(以下简称存储介质)，该存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被计算机如上述的电子设备200运行时，执行上述所示的初始相位提取方法。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种初始相位提取方法，其特征在于，包括：
获取同一结构光调制的三幅初相位不同的图像；
对所述三幅图像中的每幅图像分别进行频域变换，获取各自的峰值频谱值，得到第一频谱值、第二频谱值、第三频谱值；
对所述第一频谱值、所述第二频谱值、所述第三频谱值两两进行差值运算，分别获得第一频谱差值、第二频谱差值、第三频谱差值；
分别计算所述第一频谱差值、所述第二频谱差值、所述第三频谱差值的辐角，获得第一辐角、第二辐角、第三辐角；
基于所述第一辐角、所述第二辐角、所述第三辐角得到所述三幅图像中的每幅图像各自的初始相位；
其中，基于所述第一辐角、所述第二辐角、所述第三辐角得到所述三幅图像中的每幅图像各自的初始相位，包括：
计算所述第一辐角的余切值，得到第一余切值；
计算所述第二辐角的余切值，得到第二余切值；
计算所述第三辐角的余切值，得到第三余切值；
基于所述第一余切值、所述第二余切值、所述第三余切值以及预设余切角表达式，建立三元方程组，所述三元方程组为：
其中，angle12表示所述第一辐角，angle23表示所述第二辐角，angle13表示所述第三辐角，p1表示所述第一频谱值对应的图像的初始相位，p2表示所述第二频谱值对应的图像的初始相位，p3表示所述第三频谱值对应的图像的初始相位；
求解所述三元方程组得到所述三幅图像中的每幅图像各自的相位。
2.根据权利要求1所述的初始相位提取方法，其特征在于，每幅图像的初始相位均包括两个，求解所述方程组得到所述三幅图像中的每幅图像各自的相位之后，所述方法还包括：
从所述三幅图像中的每幅图像各自的两个初始相位中，确定出每幅图像的最终初始相位。
3.根据权利要求2所述的初始相位提取方法，其特征在于，从所述三幅图像中的每幅图像各自的两个初始相位中，确定出每幅图像的最终初始相位，包括：
分别计算所述第一频谱值的辐角与该第一频谱值对应的图像的两个初始相位中每一个相位的差值的绝对值；
分别计算所述第二频谱值的辐角与该第二频谱值对应的图像的两个初始相位中每一个相位的差值的绝对值；
分别计算所述第三频谱值的辐角与该第三频谱值对应的图像的两个初始相位中每一个相位的差值的绝对值；
计算所述第一频谱值的辐角与该第一频谱值对应的图像的两个初始相位中第一个初始相位的差值的绝对值、所述第二频谱值的辐角与该第二频谱值对应的图像的两个初始相位中第一个初始相位的差值的绝对值以及所述第三频谱值的辐角与该第三频谱值对应的图像的两个初始相位中第一个初始相位的差值的绝对值的和，得到第一数值；
计算所述第一频谱值的辐角与该第一频谱值对应的图像的两个初始相位中第二个初始相位的差值的绝对值、所述第二频谱值的辐角与该第二频谱值对应的图像的两个初始相位中第二个初始相位的差值的绝对值以及所述第三频谱值的辐角与该第三频谱值对应的图像的两个初始相位中第二个初始相位的差值的绝对值的和，得到第二数值；
确定所述第一数值以及所述第二数值中值小的数值对应初始相位为所述最终初始相位。
4.根据权利要求1所述的初始相位提取方法，其特征在于，对所述三幅图像中的每幅图像分别进行频域变换，包括：
对所述三幅图像中的每幅图像分别进行二维傅里叶变换。
5.一种初始相位提取装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取同一结构光调制的三幅初相位不同的图像；
频域变换模块，用于对所述三幅图像中的每幅图像分别进行频域变换，并获取各自的峰值频谱值，得到第一频谱值、第二频谱值、第三频谱值；
计算模块，用于对所述第一频谱值、所述第二频谱值、所述第三频谱值两两进行差值运算，分别获得第一频谱差值、第二频谱差值、第三频谱差值；分别计算所述第一频谱差值、所述第二频谱差值、所述第三频谱差值的辐角，获得第一辐角、第二辐角、第三辐角；基于所述第一辐角、所述第二辐角、所述第三辐角得到所述三幅图像中的每幅图像各自的初始相位；
其中，所述计算模块具体用于，计算所述第一辐角的余切值，得到第一余切值；计算所述第二辐角的余切值，得到第二余切值；计算所述第三辐角的余切值，得到第三余切值；基于所述第一余切值、所述第二余切值、所述第三余切值以及预设余切角表达式，建立三元方程组；求解所述三元方程组得到所述三幅图像中的每幅图像各自的相位；所述三元方程组为：
其中，angle12表示所述第一辐角，angle23表示所述第二辐角，angle13表示所述第三辐角，p1表示所述第一频谱值对应的图像的初始相位，p2表示所述第二频谱值对应的图像的初始相位，p3表示所述第三频谱值对应的图像的初始相位。
6.根据权利要求5所述的初始相位提取装置，其特征在于，每幅图像的初始相位均包括两个，所述计算模块在从求解所述方程组得到所述三幅图像中的每幅图像各自的两个相位中，确定出每幅图像的最终初始相位时，具体用于：
分别计算所述第一频谱值的辐角与该第一频谱值对应的图像的两个初始相位中每一个相位的差值的绝对值；分别计算所述第二频谱值的辐角与该第二频谱值对应的图像的两个初始相位中每一个相位的差值的绝对值；分别计算所述第三频谱值的辐角与该第三频谱值对应的图像的两个初始相位中每一个相位的差值的绝对值；计算所述第一频谱值的辐角与该第一频谱值对应的图像的两个初始相位中第一个初始相位的差值的绝对值、所述第二频谱值的辐角与该第二频谱值对应的图像的两个初始相位中第一个初始相位的差值的绝对值以及所述第三频谱值的辐角与该第三频谱值对应的图像的两个初始相位中第一个初始相位的差值的绝对值的和，得到第一数值；计算所述第一频谱值的辐角与该第一频谱值对应的图像的两个初始相位中第二个初始相位的差值的绝对值、所述第二频谱值的辐角与该第二频谱值对应的图像的两个初始相位中第二个初始相位的差值的绝对值以及所述第三频谱值的辐角与该第三频谱值对应的图像的两个初始相位中第二个初始相位的差值的绝对值的和，得到第二数值；确定所述第一数值以及所述第二数值中值小的数值对应初始相位为所述最终初始相位。
7.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器连接；
所述存储器，用于存储程序；
所述处理器，用于调用存储于所述存储器中的程序，以执行如权利要求1-4中任一项所述的方法。
8.一种存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被计算机运行时，执行如权利要求1-4中任一项所述的方法。
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| TWI409502B (zh) * | 2009-01-23 | 2013-09-21 | Univ Nat Taipei Technology | 相位資訊擷取方法及其三維形貌量測系統 |
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