电子散斑干涉条纹的计算机自动处理

电子散斑干涉条纹的噪声较强,一些常用的图像去噪、二值化、细化等算法对散斑干涉条纹的处理都存在一定的不足.针对散斑条纹的灰度值具有由两边向中间逐渐增强的特点,提出了一种新的计算机自动处理算法.该方法首先对干涉条纹进行巴特沃思滤波去噪、二值化,然后对其应用Hilditch细化计算机,实验结果表明此算法能较好地对一幅散斑干涉条纹图像进行细化.     

基于干涉条纹骨架的毛刺去除算法

精确去除骨架毛刺是干涉条纹骨架提取的最为关键的一个环节，可以应用于激光的干涉条纹检测。提出一种基于骨架特征的去除干涉条纹骨架毛刺算法，算法的主要方案包括:获取骨架的特征点、八邻域链表追踪。首先对像素点进行逐个扫描，获取骨架的4种特征点:端点、节点、毛刺点、主干点，其次使用基于特征点的八邻域链表算法提取所有毛刺点、主干点，然后基于节点进行差分运算并剔除毛刺，最后对处理后的图像进行迭代处理直到干涉条纹骨架毛刺完全去除。利用OpenCV机器视觉算法对毛刺图像去除进行仿真，得到的结果通过1 000个毛刺图片验证，毛刺去除的正确率达到94%。该算法相较于传统方案具有较高的针对性，保留骨架主干部分，去除其余毛刺部分，在干涉条纹检测方面具有广阔的应用前景。     

基于调制方向提取载波散斑条纹中心线的方法

条纹中心线法是一种重要的电子散斑干涉条纹解调方法,其前提条件是获得高准确度的条纹中心线.本文在分析载波电子散斑干涉条纹自身特征的基础上,提出了一种基于载波条纹调制方向提取条纹中心线的方法.该方法首先通过同态滤波有效滤除高频乘性散斑噪音,提取出载波条纹;然后应用基于调制方向提取中心线算法确定载波条纹灰度极值点并做二值化处理;再采用基于中心线拟合或者基于条纹间距的边沿中心线补偿法,获得完整的条纹中心线图.实验结果表明:该方法简单、可靠,能快速、准确地提取出连续的中心线.     

基于调制方向提取载波散斑条纹中心线的方法

条纹中心线法是一种重要的电子散斑干涉条纹解调方法,其前提条件是获得高准确度的条纹中心线.本文在分析载波电子散斑干涉条纹自身特征的基础上,提出了一种基于载波条纹调制方向提取条纹中心线的方法.该方法首先通过同态滤波有效滤除高频乘性散斑噪音,提取出载波条纹;然后应用基于调制方向提取中心线算法确定载波条纹灰度极值点并做二值化处理;再采用基于中心线拟合或者基于条纹间距的边沿中心线补偿法,获得完整的条纹中心线图.实验结果表明:该方法简单、可靠,能快速、准确地提取出连续的中心线.     

一种利用散斑干涉和灰度等级测量纳米级位移的新方法

为了解决散斑干涉计量中亚波长位移测量的困难，相移技术被广泛使用，但相移技术有其固有缺点，应用非常麻烦。这里提出一种不同于已往相移技术的全新微小位移测量方法。即把灰度等级法和散斑干涉计量相结合以实现对亚波长位移或变形的测量。克服了散斑干涉计量中变形或位移小于半个波长不产生完整条纹时计量困难的缺点,论述了其测量原理并进行了实验。实验结果很好地证明了上述方法的可行性。为精密散斑干涉计量提供了一种更简单有效的方法。     

基于物体像的干涉条纹图像中散斑噪声的识别方法

散斑噪声是激光干涉时的普遍现象,其覆盖被测表面对应区域的形状信息,造成测量误差。针对斜入式激光干涉测量中散斑噪声的特点,提出一种基于物体像的散斑噪声的识别方法。该方法通过统计物体像中有效测量区域和背景区域内灰度分布的特点,自动计算出判定散斑噪声的上下阈值。基于物体像与干涉条纹图像间微米级的映射关系,得到干涉条纹图像中散斑噪声的位置。设计了相关实验,对干涉条纹图像中识别出的散斑噪声区域进行修补,消除了包裹相位图中一个条纹周期内相邻像素点间大于π的相位突变。     

全息散斑条纹的提取及图像处理

介绍了一种新的全息散斑条纹的提取方法.理论和实验表明:对全息散斑底片逐点再现时,两伴生亮斑条纹是全息散斑底片一级衍射光的杨氏干涉条纹,与中央的杨氏条纹是一致的,有较高的条纹对比度且没有背景光晕的影响.利用计算机数字图像处理技术对伴生散斑条纹进行处理,定量测试了受静载物体的面内位移.     

金属表面非相干线结构光条纹中心提取方法

采用线结构光法测量金属表面形貌时,由于受到金属表面光学特性和散斑噪声的影响,条纹中心的提取误差往往较大。为此,提出了一种非相干线结构光形貌测量方法,避免了散斑噪声的影响。通过分析该方法测量金属表面形貌时的条纹图像特点,提出一种适合非相干线结构光条纹的中心提取方法。该方法首先采用结合积分图像原理的自适应阈值分割算法,对原条纹图像进行分割。采用灰度重心法粗提取原条纹中心坐标,以该坐标为基准向条纹宽度方向延伸,从而确定阈值分割后条纹图的感兴趣区和背景区,并去除背景区的噪声。经中值滤波后,采用几何中心法提取条纹中心。实验结果表明:采用该方法提取粗糙度样块表面非相干光条纹中心的平均误差为1.5 μm,提取齿轮渐开线样板表面非相干光条纹中心的平均误差为0.9 μm,均比其线激光条纹中心的提取误差小。所提方法能实现金属表面非相干线结构光条纹中心的精确提取。     

基于变分图像分解的电子散斑干涉信息提取方法

介绍了变分图像分解图像处理方法的基本原理、常用的函数空间及变分图像分解模型。回顾了近几年变分图像分解图像处理方法在电子散斑干涉(ESPI)信息提取技术中的应用成果,包括应用变分图像分解图像处理方法实现ESPI条纹图的滤波处理、ESPI条纹图方向和密度的计算和ESPI条纹图骨架线的提取。介绍了这些方法相较于传统方法的优势,并进一步展望了变分图像分解图像处理方法在光测技术中的发展趋势。     

二次波面干涉的剪切散斑干涉计量术

提出了一种新的剪切散斑干涉方法─—二次波面干涉的剪切散斑干涉计量术．这一方法将被测物体变形前后波面的第一次干涉信息分别储存在两张全息干板上，通过光学信息处理实现波面的第二次干涉．两次波面干涉分别消除了位移和位移的一阶导数场对波面位相的影响，得到仅反映位移二阶导数场的条纹图．     

载频调制大剪切电子散斑干涉系统

大剪切电子散斑干涉技术不需要引入参考光，具有条纹质量好等特点。提出将干涉场的载频调制技术引入到大剪切电子散斑干涉中，可形成具有载频调制功能的新的电子散斑干涉系统。该系统具有对测量环境的隔振振动要求低，能方便定量求解物体的变形场等优点。首先讨论大剪切载频的调制机理，然后利用中心加载、周边固定的圆盘进行典型实验，设计了可用计算机控制且可对参考物进行精确偏转的步进电机系统，进而实现了对电子散斑干涉场的自动控制调制。最后，利用傅里叶变换法对调制条纹进行解调，解调出变形场的相位，并通过相位与位移的转换计算，得到精确的物体变形场。实验结果证明，该系统能够调制电子散斑干涉场，求解物体的位移场。     

对物体沿散斑片纵向移动二次曝光全息干涉条纹的诠释

从光学几何关系出发,推导了在平行光照明、物体沿散斑片纵向方向微小移动情况下的一种全息干涉条纹的解释方法.该方法可以根据任一瞬间的条纹间距测量物体的位移,并适用于实时全息监测的定量分析,对全息干涉计量术提供有效的条纹解释方法和物体位移的计算方法.     

基于散斑干涉光谱分布变化量探测瞬态高温的研究

为了提高瞬态高温检测的精度,利用快速傅里叶变换(FFT)对散斑干涉条纹进行光谱分析,提出了通过光谱分布的偏移及幅值变化反演温度的方法。当激光照射应变材料时,瞬态高温使材料发生形变从而使散斑干涉条纹改变,被测表面形变前后获得的干涉条纹由面阵CCD采集。由于其对应的光谱密度分布函数也会发生相应的改变,即中心波长位置偏移及振幅变化,通过其改变反演材料的瞬态温度。在分析推导了瞬态温度变化、材料应变及干涉条纹变化之间的函数关系后,仿真分析得到了瞬态温度正比于压强系数、反比于温度系数。实验采用660 nm半导体激光器,SI6600型面阵CCD探测器,从获得的光谱分布函数中提取中心波长的偏移量,经计算和标定所得数据与传统的干涉测温方法进行对比,探测精度可达0.3%。相比传统的直接检测干涉条纹的变化量,由被测面形变量推导温度的方法精度提高近3倍。     

Measurement of Stress Intensity Factors of a Mixed-Mode Interface Crack by a Speckle Photography

The image-processing system based on a two-dimensional Fourier transform is presented for the analysis of Young’s fringes pattern created from a double-exposure speckle photograph. The fringe spacing and orientation are determined using only one Young’s fringes pattern without any other diffraction halo patterns. The stress-intensity factors of a mixed-mode interface crack were measured by speckle photography. A compact normal and shear specimen with an interface crack was employed. This specimen enables us to carry out the experiment under various kinds of mixed-mode loading. A steel and an epoxy resin were used as dissimilar materials. The displacement along the crack lines at the free surface was measured by speckle photography. The K₁ and K₁₁ values were determined by a least squares method using displacement data along the crack lines. Three-dimensional finite element analysis was carried out on the same specimen. An accuracy of stress intensity factors obtained by the speckle photography was discussed by comparison of results obtained by the finite element analysis.Presented at 1996 International Workshop on Interferometry (IWI ‘96), August 27–29, Saitama, Japan.     

炮体表面瞬态温度分布的散斑干涉测试研究

为了可以实现对炮体表面瞬态温度分布变化的实时监测,同时克服传统瞬态高温测试仪器单点探测以及热惯性大等局限性,设计了基于散斑干涉与光谱频域分析相结合的瞬态温度分布测试系统。系统采用散斑干涉技术将炮体瞬态温度变化引发的微小形变转换成散斑干涉条纹,再由傅氏变换完成干涉条纹形变到光谱分布的函数转换,从而通过光谱分布函数反演任意采样时刻上的温度分布。实验采用ZX-FB1型光纤测温仪测试单点位置上瞬态温度作为标准值,再由555 nm激光器与面阵CCD采集散斑干涉条纹,分别使用图像识别法与傅氏变换法完成干涉条纹与瞬态温度的算法匹配,从而反演瞬态温度。实验结果显示,两种方法均能实现瞬态温度检测,但基于傅氏变换频谱分析的散斑干涉法精度更高,并且可以有效地克服由表面瑕疵、漆面磨损等问题造成的粗大误差。     

Displacement measurement method based on laser self-mixing interference in the presence of speckle

In order to achieve the accurate measurement of displacement, this Letter presents a self-mixing interference displacement measurement method suitable for the speckle effect. Because of the speckle effect, the amplitude of the self-mixing interference signal fluctuates greatly, which will affect the measurement accuracy of displacement. The ensemble empirical mode decomposition is used to process the interference signal, which can filter out high-frequency noise and low-frequency noise at the same time. The envelope of the self-mixing interference signal is extracted by Hilbert transform, and it is used to realize the normalization of the signal. Through a series of signal processing, the influence of speckle can be effectively reduced, and the self-mixing interference signal can be transformed into standard form. The displacement can be reconstructed by fringe counting and the interpolation method. The experimental results show that the method is successfully applied to the displacement measurement in the presence of speckle, which verifies the effectiveness and feasibility of the method.     

Young's modulus measurement of the radius bone using a shearing interferometer with carrier fringes

A technique for measuring Young's modulus of the radius bone by using electronic speckle-shearing pattern interferometry is proposed. The technique is based on the introduction of carrier fringes and the use of a phase unwrapping algorithm to obtain a phase map corresponding to the out-of-plane displacements of a radius bone without sign ambiguities. The carrier fringes are obtained by the correlation algorithm of two consecutive speckle fields with a translation of the illuminating beam between each recording, then the spatial synchronous detection (SSD), an unwrapping phase algorithm and integration process along shear direction are successfully applied for obtaining a displacement phase map. Next, analysis of the radius bone as a cantilever allows us to obtain Young's modulus. The study was performed with speckle interferometry and with the finite element method for comparing the results. Advantages and disadvantages of the proposed method are discussed.     

数值孔径与数字剪切散斑干涉条纹亮度的关系

分析了数字剪切散斑干涉条纹图的形成理论，并获得了条纹亮度与摄象机数值孔径等参数的精确关系式，从理论分析和实验验证均得出在采用小的摄象机数值孔径和３ｍＷ Ｈｅ－Ｎｅ激光器的情况下，仍可获得比较满意的数字剪切散斑干涉条纹图，理论工作及其结论对于进行数字剪切散斑干涉实验的最佳参数选择具有指导作用。