absolute_phase — 3D `structured_light` op

• 数据种类:image2d × image2d → image2d

• 调用: import fullseye as fs; fs.ledger.absolute_phase(wrapped, coarse) -> 'np.ndarray'(要直接调用实现,import fringe; fringe.absolute_phase(wrapped, coarse) -> 'np.ndarray';从台账取用则 ops3d.get("absolute_phase"))

• GPU:仅在链中(许可列表中的机械式 GPU 路径,CuPy)。仅当相邻阶段也在许可列表中时才留在 GPU 上运行。单独调用在 CPU 上运行

用法

用粗糙但绝对的相位估计确定条纹级次,把卷绕相位变成绝对相位。

Φ = wrapped + 2π·round((coarse − wrapped) / 2π)

wrapped:wrapped_phase 的输出,(-π,π] 的 2D 数组(高精度、无绝对级次)。

coarse: 同形状的 2D 数组。绝对但粗略的相位估计 [rad]。典型的是把用 Gray code 解码的投影仪

列号换算成相位(2π·freq·col/width)。可含 NaN(输出也为 NaN)。

返回值:绝对相位 [rad] (2D float64)。无效像素(任一方为 NaN)为 NaN。

为何需要(与空间解包裹的区别):unwrap_phase_2d 沿相邻像素追踪来连接 2π 跳变, 因此 (a) 残留全局偏移 +2πm,(b) 在被遮挡切开的孤岛之间级次无法传播。本 op 逐像素独立确定级次,因此即使在分成孤岛的场景中也是绝对的, 也不需要传播。代价是要求 coarse 的误差小于半个周期(π)。

要求(fail-closed):|coarse − Φ_true| < π。违反时 round 会选中相邻级次, 仅该像素静默偏移 2π(= 1 条条纹对应的深度)。请选择条纹数 freq,使 Gray code 的粗略度(±0.5 列) 换算为相位后的量不超过半个周期(例:投影仪宽度 512 px、freq 24 → 1 个周期 21.3 px,Gray 的 ±0.5 px 完全在范围内)。

★级次错误无法从返回值看出(2026-11-09 实测):在多频时间解包裹(16/4/1 mm、比 4、20 万像素)中,相位噪声 σφ = 0.10/0.20/0.30/0.40/0.60 rad 时, 有 0/0.097/2.57/11.6/36.8 % 的像素弄错 2π 级次,且全部以有限值返回。请看残差:

令 Phi = absolute_phase(w, c); resid = c - Phi,把 |resid| > 0.8π 左右的像素视为可疑并舍弃(上述条件下可捕获 33〜74 % 的错误,是要求 |coarse − Φ| < π 被破坏的迹象)。coarse 的单位(弧度)也不检查 —— 传入角度会静默返回 1106 rad(真值 19.35)这样的值。目前还没有确认级次的其他 op(返回残差与标记的 op 将按添加 op 的流程加入)。

Raises:形状不一致、非 2D、wrapped 大幅超出 (-π,π] 时抛出 ValueError。

来源(公开文献):结合 Gray code 与相移获得绝对相位的合成法 — Sansoni et al., *Appl. Opt.* 38(31) 1999 / Zhang, *Opt. Lasers Eng.* 48 2010(综述)。Gray code 本身的投影见 Inokuchi et al., *ICPR* 1984。

背景知识指南(该算子背后的物理与约定)

• depth_sensors — 深度传感器知识 —— 测距原理、实机数值、缺测的表现

参考(示例数据、文献)

• 示例数据目录(下载 URL / 许可证) —— 2-D 用 skimage.data(BSD/公有领域)加合成图,3-D 给出真实数据源(Stanford/PDS 等)的下载 URL。

• 算子来历与参考文献 —— 该算子族所依据的研究/方法出处。

可运行的示例(实际调用该算子并已验证的样例)

• structured_light_scan — py -3.11 examples_3d/structured_light_scan.py

类型可衔接的下一个算子(可接受 `image2d` 作为输入)

fuse_to_voxel · fit_poly_surface · eval_poly_surface · surface_form_error · background_flatten · polar_unwrap · fit_zernike · matcap_shade

同类别(`structured_light`)

wrapped_phase · unwrap_phase_2d · graycode_decode · decode_fringe · fringe_ftp_phase · depth_from_focus · synthesize_fringes · triangulate_column

*Provenance: fringe.py — 3D 算子登记表。本条目由 tools/opdocs.py md 自动生成(请勿手工编辑)。*

absolute_phase — 3D structured_light op

用法