"3D 프린지 패턴 프로파일의 신속한 측정을 위한 Mass-Guided Flooding Phase Unwrapping 알고리즘"
원본 영어 텍스트: Joe, Chicharo F. 3차원 프린지 패턴 프로파일[C]// 2010 Asian Optoelectronics Conference on Optical Metrology and Inspection for Industry를 위한 Fast Quality-guided flood-fill phase unwrapping algorithm.
요약
본 논문에서는 실시간 3차원 FPP(fringe pattern profilometry) 시스템을 위한 품질 중심의 빠른 플러딩 주기 확장 알고리즘을 제안한다. 제안하는 방법은 3단계로 구성되는데, 먼저 PSP( Phase-shift profilometry) 기법을
기반으로 위상 지도를 획득하고 래핑 된 위상 지도에서 인접 픽셀의 위상 분산을 기반으로 질량 지도를 생성한다 . 매스 맵에서 위상 맵은 여러 부분으로 나누어 빠른 위상 변화 영역 또는 완만 한 위상 변화 영역 으로 나뉩니다. - 원활한 위상 변화 영역 에서 다음 알고리즘이 사용됩니다 . 이 방법은 기존의 유도되지 않은 경로 추적 알고리즘보다 훨씬 빠르고 강력합니다. 성능을 확인하기 위해 실험을 수행했습니다.
품질 지도
위상 풀기의 핵심은 위상 다이어그램이 복잡한지 여부입니다. 래핑의 위상 맵이 매끄럽고 느리게 변화하는 경우 유도되지 않은 경로 추종 방법으로 진위상을 복구하기 쉽지만, 급격한 변화 또는 불연속성이 있는 래핑 위상의 경우 작업이 매우 어렵습니다.
이러한 상황을 기반으로 언롤링과 관련된 난이도의 언래핑된 스테이지 맵을 평가하기 위해 품질 맵이라는 메트릭이 도입됩니다.
기호 정의:
: 프린지 패턴의 광도;
: 래핑된 위상 맵;
: 품질 맵, 특정 픽셀의 품질 매개변수는 인접한 픽셀 간의 위상 차이로 측정할 수 있습니다.
계산 공식:
픽셀(x, y)에서 인접 픽셀 간의 위상 분산은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.
여기서 φ(x, y)는 픽셀 (x, y)에서 래핑된 위상이고 Δφ(x, y)∈[0,2π ]입니다.
품질 매개변수는 다음과 같이 정의됩니다.
분명히 0 ≤ Q(x, y) ≤ 1, 위상 분산 φ(x, y)가 작을수록 품질 매개변수 Q(x, y)가 커집니다.
위 공식을 사용하여 모든 단계의 품질 매개변수를 계산합니다. 가장 밝은 것은 0이고 가장 어두운 것은 1이며 결과는 품질 맵입니다.
유도되지 않은 경로 추적 알고리즘
포장을 푸는 길입니다.
품질 기반 플러드 필 알고리즘
유도되지 않은 경로 추적 방법을 사용하여 위상 맵의 행별 또는 열별 경로에서 단계 언래핑을 수행할 때 래핑된 위상 맵에 위상 점프 또는 노이즈가 있는 경우 이러한 방법은 실제 비트를 복구할 수 없습니다. , 이러한 오류는 다음 처리 픽셀로 전파됩니다. 이 문제를 해결하기 위해 본 논문에서는 품질 기반 플러드 필링 알고리즘을 제안한다.
Mass-guided Flood Fill 알고리즘의 세부 사항은 아래와 같습니다. 프로세스를 명확하게 설명하기 위해 위상 언래핑이 현재 수행되는 픽셀을 나타내는 위치를 가진 커서가 있다고 가정합니다.
1 단계. 먼저 품질 맵 Q(x, y)에서 최고 품질 매개변수를 가진 픽셀을 찾습니다. 패킹된 위상 다이어그램의 해당 지점에서 위상 값이 실제 위상과 동일하다고 가정합니다(또는 실제 위상 값을 생성하기 위해 지점을 풀 수 있음). 포인트에 커서를 놓고 포인트를 "압축해제"로 표시하고 다음과 같이 압축해제 프로세스를 시작합니다.
2 단계. 커서 주변의 4개 픽셀, 즉 왼쪽 및 오른쪽 픽셀, 위와 아래 픽셀의 품질 매개변수를 확인합니다. 품질 매개변수가 가장 높은 픽셀을 찾고 픽셀 위로 커서를 이동한 다음 위상 값을 펼칩니다.
3단계. φr(n)은 현재 커서 포인트의 래핑된 위상을 나타내고, φr(n-1) 및 φ(n-1)은 각각 이전 포인트의 래핑된 위상 및 래핑되지 않은 위상을 나타냅니다. 현재 커서 포인트 φ(n)의 언래핑 단계는 다음과 같이 결정될 수 있습니다.
그 중 
. 위의 작업을 수행하면 픽셀이 "unwrapped"로 표시됩니다.
4단계. 언래핑된 픽셀 주변의 픽셀을 확인하고 품질 매개변수가 가장 높은 픽셀을 선택하고 픽셀 위로 커서를 이동한 다음 모든 픽셀이 확장될 때까지 3단계를 반복합니다.
품질 기반 플러드 필의 장점은 위상 언래핑이 항상 고품질 픽셀의 경로를 따른다는 것입니다. 즉, 한 픽셀에서 다음 픽셀로의 분산이 상대적으로 작습니다. 위상 언래핑 오류는 낮은 품질의 픽셀에서 발생할 가능성이 높기 때문에 이 품질 기반 접근 방식은 위상 언래핑의 견고성을 향상시킵니다.
결합하다
우리가 제안한 방법은 가이드되지 않은 경로 추적과 품질 가이드된 플러드 필링을 결합합니다.
그런 다음 질량 다이어그램에 따라 위상 다이어그램은 빠른 위상 전이 영역 또는 부드러운 위상 전이 영역 으로 나누어지는 여러 부분으로 나뉩니다 .
마지막으로 빠른 상전이 영역 에는 대량 유도 플러드 필링 위상 언래핑 알고리즘을 적용하고 , 매끄러운 위상전이 영역 에는 무유도 경로추종 알고리즘을 사용한다 .
의미없다~