时间相位展开误差分析与三频外差法算法设计

"时间相位展开的误差分析与算法设计 (2012年)，作者：李璐璐，苏显渝，窦蕴甫，陈锋，发表于四川大学学报(自然科学版)，第49卷第1期" 时间相位展开是一种在三维传感和光学测量领域广泛应用的技术，它通过投影一系列具有不同频率的条纹图案到物体表面，然后独立地沿着时间轴对每个像素的相位进行展开，以此来避免误差扩散的问题。这种方法在近年来由于其高效、可靠和高精度的特性，受到了广泛的关注。 本文深入探讨了时间相位展开方法在效率、可靠性和精度之间的相互关系。首先，作者对三种典型的时间相位展开技术进行了详细的研究和比较：负指数拟合法、三频展开法和外差法。负指数拟合法是利用负指数函数对相位进行平滑处理，以减小误差；三频展开法则利用三个不同频率的条纹图像来获取相位信息，通过解耦相位的模2π变化；而外差法则基于频率差分原理，通过比较不同频率的相位差来实现相位展开。 通过对这三种方法的定量计算，作者发现它们各自有其优势和局限性。基于这些分析，他们提出了一种新的算法设计——三频外差法，这种方法旨在结合三频展开法的高效稳定性和外差法的高精度。三频外差法通过融合两种方法的优点，实现了在使用最少的（仅三频）条纹图像情况下，也能达到较高的相位展开准确性和可靠性。 计算机仿真实验和实际实验结果验证了三频外差法的有效性。实验表明，即使在有限的条纹图像数据下，这种方法也能提供出色的相位恢复性能，因此，它在三维测量和其他相关应用中的应用前景非常广阔。 该研究对于进一步优化时间相位展开技术，提升光学测量系统的性能具有重要的理论价值和实践意义。通过改进现有算法，可以预期未来在精密光学测量、工业检测、遥感以及生物医学成像等领域有更广泛的应用。