專利名稱：基于復Morlet小波變換的光學三維輪廓術參數的確定方法
技術領域：
本發明涉及一種復Morlet小波函數參數的取值方法。
背景技術：
在動態三維測量中，由于被測物體是不停的運動或者形狀不斷改變的，因此在同一時刻所采集的有關物體外形的信息是有限的，這就給非接觸測量帶來了巨大的困難。連續小波變換理論作為一種有效的數學分析工具，被廣泛的應用在各個領域當中，解決了許多重要的技術問題。小波變換從信號分析處理的角度出發，有效的解決了動態測量的這一難題。但是，在實際的工程應用中，現行的基于復Morlet小波函數小波變換輪廓術的參數選取一般都是根據多次試驗取值，并且對于尺度參數a，一般都是采用以2為底的冪級數來作為取值。這種參數的取值方法速度較慢，精度較低，并且都沒有很好的理論依據，在一定程度上影響了測量結果。

發明內容
為了解決現行的基于復Morlet小波變換的三維輪廓術中關鍵參數取值的經驗性問題，本發明從數字信號處理的基本原理出發，根據中心頻率和帶寬的特定關系和小波基函數的能量特性，提出了復Morlet小波函數參數的取值方法，并在各種情況下進行了比較和分析，表明該方法在實際測量中有很好的效果。本發明的目的是通過如下技術方案實現的從數字信號處理的角度出發，分析了作為基本信號的復Morlet小波的特性，給出了中心頻率和帶寬參數取值方 法，即/,//, = 。并且在此基礎之上，根據Heisenberg盒能量守恒定律，給出了基于復Morlet小波的三維形貌測量的尺度參數a的理論取值方法，即
a — a-Q+nf^ ο本發明根據小波基函數能量恒定原理、小波變換的特性、以及數字信號分析的特點，通過理論推導計算驗證，得出了復Morlet小波的中心頻率f。和帶寬fb，以及尺度參數a的理論取值公式。從計算機模擬和對實際物體進行形貌恢復的結果可見，在不同周期光柵和不同尺度參數下，該參數取值方法能夠比較快速的獲得關鍵參數的取值，并且運算的精度也有一定程度的提高。本發明取值方法的提出，在一定程度上彌補了之前基于復Morlet小波的三維測量輪廓術中小波中心頻率和帶寬的取值的任意性，且合理的增加了尺度參數a的取值個數。通過在不同光柵周期和不同的尺度參數a的取值下進行了對比模擬，最后通過實驗進一步驗證了該方法的可行性。


圖1為小波基函數在時頻區域的能量分布圖2為兩種小波母函數精度分析圖；圖3為變形光柵截斷相位分布圖(a = 2n)；圖4為變形光柵展開相位分布圖(a = 2n)；圖5為變形光柵截斷相位分布圖(a = a0+nfb)；圖6為變形光柵展開相位分布圖(a = a0+nfb)；圖7為測量光路原理圖；圖8為變形光柵圖像圖；圖9 為 cmorl-1 的調制相位圖(a = a0+nfb)；圖10為cmorl-1. 5的調制相位圖(a = 2n)；圖11 為 Cmorl-1. 5 的調制相位圖(a = a0+nfb)。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的技術方案作進一步解釋說明，但并不限定本發明的保護范圍，本領域人員還可以對其進行局部改變，只要沒有超出本專利的精神實質，都視為對本專利的等同替換，都在本專利的保護范圍之內。一、小波母函數中心頻率和帶寬的理論取值標準的小波變換輪廓術(WTP)是將光柵投影到待測物體表面，由CCD攝像機獲取變形條紋圖像；所獲取的光 柵變形條紋圖像的灰度分布f (X，y)為f (x, y) = A (x, y) +B (x, y) cos [2 n f0x+ Φ (x, y) ] (I)；其中，A(x，y)為背景光強，B (x，y)是待測物體表面反射率，f0是條紋頻率，Φ (X，y)是待求的條紋圖的相位，(x，y)表示條紋圖的二維坐標。采用一維連續小波變換對圖像數據進行逐行處理，則有
權利要求
1.一種基于復Morlet小波變換的光學三維輪廓術參數的確定方法，其特征在于以復Morlet小波為基本信號，確定三維輪廓術參數帶寬參數fb、中心頻率f。和尺度參數a的取值為
2.根據權利要求1所述的基于復Morlet小波變換的光學三維輪廓術參數的確定方法，其特征在于復Morlet小波的空間域解析函數為少O) = exp(-12 / fb)exp(2^/ci);其中，fb為帶寬參數，f。為中心頻率，2ji f。彡5 ;對于不同尺度的復Morlet小波函數的小波基函數序列，中心頻率為IAii,帶寬參數為fb/ai(i = 1,2,…，η),對變形光柵的每一行像素做濾波處理，小波基函數Va,b(X)作為帶通濾波器，中心頻率是濾波器通頻帶中間的頻率，以中心頻率為準，高于中心頻率一直到頻率電壓衰減到l/W倍，為上邊頻，相反為下邊頻，上邊頻和下邊頻之間為帶寬，即有
3.根據權利要求2所述的基于復Morlet小波變換的光學三維輪廓術參數的確定方法，其特征在于小波基函數￥a
4.根據權利要求1所述的基于復Morlet小波變換的光學三維輪廓術參數的確定方法，其特征在于根據Heisenberg盒能量守恒定律,確定尺度參數a的取值。
全文摘要
基于復Morlet小波變換的光學三維輪廓術參數的確定方法，涉及一種復Morlet小波函數參數的取值方法。本發明從數字信號處理的角度出發，分析了作為基本信號的復Morlet小波的特性，給出了中心頻率和帶寬參數取值方法，即并在此基礎之上，根據Heisenberg盒能量守恒定律，給出了基于復Morlet小波的三維形貌測量的尺度參數a的理論取值方法，即a＝a0+nfb。本發明的取值方法在一定程度上彌補了之前基于復Morlet小波的三維測量輪廓術中小波中心頻率和帶寬的取值的任意性，且合理的增加了尺度參數a的取值個數。通過在不同光柵周期和不同的尺度參數a的取值下進行了對比模擬，最后通過實驗進一步驗證了該方法的可行性。
文檔編號G01B11/25GK103063160SQ201210562238
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月9日 優先權日2012年12月9日
發明者劉春媛, 周波, 劉忠艷, 喬付 申請人:黑龍江科技學院