基于傅里叶变换的激光数字散斑测量平板玻璃的楔角

采用基于傅里叶变换的激光数字散斑测量了平板玻璃的微小楔角.通过在光路中借助毛玻璃的散射特性,采用高分辨率CCD直接记录激光散斑图像,对散斑图像进行快速傅里叶变换获得散斑结构的高信噪比的杨氏双缝干涉条纹,分析干涉条纹获得光强分布曲线,采用移动平均法消除光强曲线噪声后计算出干涉条纹间距,从而计算出平板玻璃的微小楔角.     

双波长剪切散斑干涉法在复合材料缺陷检测中的应用

为使剪切散斑干涉能适用于物体大变形的测量,选用双波长激光照射和彩色相机,用傅里叶变换法对干涉图进行频谱分离,用红色波长相位减去绿色波长相位,得到合成波长相位,经频域滤波和相位解包裹,得到连续相位.理论计算表明合成波长相位条纹数是单波长相位条纹数的0.189倍.合成波长参与计算可以有效减小相位条纹密度,解决剪切散斑干涉在物体离面位移测量中由于变形条纹过于密集而导致欠采样的问题,同时降低对干涉条纹滤波和相位解包裹难度,增强图像处理可靠度,提高了测量准确度.给出了合成波长与单波长相位幅度的比较以及相同外力下二者相位条纹密度的对比,实验验证了所提方法的有效性、准确性和可靠性,实现了剪切散斑干涉对复合材料大变形的测量,扩展了剪切散斑干涉工程应用的范围,为新型剪切散斑干涉测量系统的设计提供了参考.     

利用电子散斑相移技术测量物体三维面形的方法

为了获得准确的面形测量,提出了一种相移电子散斑干涉技术测量物体面形的测量方法.利用电子散斑干涉产生载波条纹,该载波条纹受到物体表面高度的调制变得弯曲,引起载波条纹相位的变化,可运用相移技术提取物体的相位信息,最后根据高度和相位之间的关系得到物体的面形.介绍了该方法的原理,利用该方法对球冠物体进行了面形测量,证明该方法测量物体面形是可行性的.由于是采用散斑干涉的方法产生干涉条纹,因此该方法测量物体面形具有灵敏度高的优点.     

利用电子散斑相移技术测量物体三维面形的方法

为了获得准确的面形测量,提出了一种相移电子散斑干涉技术测量物体面形的测量方法.利用电子散斑干涉产生载波条纹,该载波条纹受到物体表面高度的调制变得弯曲,引起载波条纹相位的变化,可运用相移技术提取物体的相位信息,最后根据高度和相位之间的关系得到物体的面形.介绍了该方法的原理,利用该方法对球冠物体进行了面形测量,证明该方法测量物体面形是可行性的.由于是采用散斑干涉的方法产生干涉条纹,因此该方法测量物体面形具有灵敏度高的优点.     

散斑干涉相位条纹图的频域滤波处理

为了解决在数字散斑干涉技术测量时,散斑干涉相位条纹图像中大量噪声对相位解包裹结果和精度产生严重影响的问题,介绍了一种条纹正余弦分解和频域低通滤波结合的方法,实现了散斑干涉相位条纹图的高精度滤波。该方法的基本思路是在对相位图像进行滤波处理前,先将相位图通过正余弦函数进行映射转换成两幅图,分别经过频域滤波,然后再合成为相位图。这种分解频域滤波方法可以在滤波的同时,有效保留相位跳变信息。实验结果表明：与传统的图像降噪方法相比,该方法能够在保留图像“尖峰”信息的基础上,较好地滤除图像中的散斑噪声,方法简单有效,有效解决了传统滤波方法应用在相位条纹图中,相图灰度信息丢失10%~40%的问题。     

基于电子散斑干涉与数字剪切散斑干涉法的悬臂薄板振动分析

基于激光光路的光波随机相位扰动,分析了电子散斑干涉实时图像相减时模态条纹图的形成机理,提出了一种振幅涨落测量法。搭建了用于离面振动分析的电子散斑干涉和数字剪切散斑干涉测量系统,并对完整和含狭缝的悬臂铝板的振动特性进行了实验研究。实验结果表明,实时图像相减模式获得的模态条纹图对比度明显优于其他方法,得到的前10阶模态条纹图与有限元法计算结果具有良好的一致性。相比于电子散斑干涉法,数字剪切散斑干涉法对试样局部的刚度变化和缺陷更敏感。     

应用激光散斑干涉术测定非均匀微变形物体的应变分布

光学粗糙表面的物体受激光照射时,表面漫射的结果会产生随机分布的子波。子波在空间产生干涉,形成的干涉点称为散斑。本文利用双曝光拍摄了在金属园盘中心施加集中载荷时产生变形的散斑图,并对散斑图进行全场滤波。本文特点是利用滤波原理描述滤波后形成的像,拍摄出滤波后物体变形的局部斜率等值条纹,并根据条纹计算出物体各点的相对变势。     

数字散斑干涉术物体形变测量

基于数字散斑干涉术测量物体形变的原理,研究了物体面内位移及变形的测试技术.采用电荷耦合器件记录变形前后的两幅散斑图,取代传统散斑干涉术中的记录干板,省去传统方法中干板显影、定影的繁琐的化学湿处理过程.分别用菲涅尔散斑和像面散斑方法获得散斑干涉图,用相减技术得到含有物体形变信息的散斑干涉条纹.设计高斯低通滤波器,对干涉条纹进行处理,提高了干涉条纹的对比度.提出扫描条纹中心行方法,由条纹中心行一维位相分布获得一维物面变形,实现了散斑干涉条纹的自动判读.试验表明,该方法简洁且实用.     

电子散斑干涉载频调制形貌测量方法的分析

根据电子散斑干涉载频调制测量物体形貌的基本原理,物体表面的微小偏转可引入包含物体高度信息的载波干涉条纹。将物体的偏转视为变形,对物体变形与载波干涉条纹之间的关系进行了讨论,得出了离面位移引入载波和面内位移引入含有物体高度信息相位的结论。发现利用典型电子散斑干涉系统测量物体形貌效果最好,并通过实验得到了验证。     

基于二维连续小波变换的ESPI条纹图相位提取方法

提出了一种基于二维连续小波变换的电子散斑干涉(ESPI)条纹图相位提取方法。通过检测二维小波脊确定条纹相位,并引入条纹频率作为向导,有效地避免了相位解调过程中的符号奇异性问题,从而使该算法既能处理开条纹图也能处理闭条纹图,且对散斑噪声具有较强的抑制能力。数值模拟和实验结果表明,该方法在抑制散斑噪声的同时能够有效地提取出条纹相位,对开条纹图和闭条纹图都能处理。     

基于条纹等值线相关的散斑条纹图处理新方法

在数字散斑干涉术中,通常由物体变形前后得到的两幅原始散斑场用相减方法来得到条纹图,并由相移后的多幅(三幅以上)条纹图来求取相位场。介绍了一种基于条纹等值线相关的条纹图生成新方法,并在此基础上提出了基于单幅干涉条纹图的相位场提取新方法和基于条纹等值线相关的单步相移新方法。实验结果表明,该方法具有良好的结果和发展前景。     

散斑剪切干涉条纹特性的实验研究

本文通过位移位相存在的真实性实验、小孔滤波的必要性实验、位移梯度的解相关性实验,证实了散斑剪切于涉术的条纹是由物体变形所引起的“位移位相”和“位移微分位相”以及由位移和位移微分共同决定的“附加位相”之和的余弦条纹。实验证实这种余弦条纹的分布,随着滤波孔的位置而变化,它的衬比随着位移和位移梯度的增大而下降。特别是,当在象面上一点相遇的两个物点的象面散斑位移之差的模值大于散斑的直径时,两者相遇的象点上的条纹消失。     

基于迈克尔逊干涉的傅里叶变换散斑形貌测量技术

提出了电子散斑干涉载频调制测量物体形貌的方法。采用典型的迈克尔逊干涉光路,将物体偏转一微小角度（等效为物面与参考面间形成空气楔）产生等厚干涉,可在物体的表面引入包含物体高度信息的载波干涉条纹。用CCD采集该载波条纹图,利用傅里叶变换法可解调出物体高度的位相信息,从而实现物体的形貌测量。介绍了电子散斑干涉载频调制测量物体形貌的原理,并进行了实物测量,给出了实验结果。由于该方法采用散斑干涉方法测量物体形貌,所以具有灵敏度高的优点。     

散斑条纹图的自适应窗口滤波方法

针对散斑噪声很难用常用的滤波方法进行滤除,在已有等值线滤波方法的基础上,提出一种更优的自适应窗口滤波方法。由于等值线窗口是在条纹方向图的基础上得到的,深入研究条纹方向的求取方法,提出了一种更为可靠的条纹方向求取算法,在得到高精度条纹方向的同时,还能估计出条纹的密度。使用等值线窗口技术,保持了窗口形状的自适应能力,然后利用对条纹密度的估计,根据条纹的宽度来确定滤波窗口的大小,实现了滤波窗口大小的自适应。最后,根据条纹方向和滤波后的图像可以直接得到条纹密度变化较大的单幅散斑图的相位结果。     

Velocity and density field measurements by digital speckle method

Velocity and density field measurements based on image processing of laser speckle or pseudo-speckle pattern have been developed. Laser speckle velocimetry (LSV) or white-light speckle velocimetry (WSV), which corresponds to a high-image-density PIV, gives a local velocity vector map or whole field velocity contour map of a two-dimensional flow field seeded densely with fine particles. This technique has an advantage in high-speed flow measurement without limit of frame rate except for directional ambiguity. New techniques of laser speckle photography and laser speckle interferometry by means of digital image processing have been developed recently for density field measurements. In laser speckle photography, a local density gradient vector map is reconstructed by cross-correlation evaluation between the reference and the object speckle patterns. In laser speckle interferometry, an equi-density contour map is reconstructed by image subtraction between the reference and the object interferometric speckle patterns.     

Comparison of phase recovery methods in spiral speckle pattern interferometry correlation fringes

Spiral interferometry can be used as a solution to the problem of sign ambiguity presented in the conventional speckle pattern interferometric technique when the optical phase needs to be reconstructed from a single closed fringe system. Depressions and elevations of the topography corresponding to the object deformation are distinguished by the direction of rotation of the local spiral fringe pattern. In this work, we implement and compare several methods for optical phase reconstruction by analyzing a single image composed of spiral speckle pattern interferometry correlation fringes. The implemented methods are based on contour line demodulation, center line demodulation, Spiral Phase Quadrature Transform and the 2D Riesz transform with multivector structure. Contour line and center line demodulation approaches are exclusively dedicated to images containing a fringe system with spiral structure. The others are based on the 2D Riesz transform, these being well known approaches in conventional interferometry. We examine simulated experiments and analyze some of the emerging drawbacks for solving the phase reconstruction problem by using different mean values of speckle size and background noise levels. We also discuss several numerical procedures that may well improve the efficiency and robustness of the presented numerical implementations. The performance of the implemented demodulation methods is evaluated by using a universal image quality index and therefore a quantitative comparison is also presented.     

Speckle interferometry for measurement of continuous deformations

Improvements of a method for measurement of continuous displacements and deformations with digital phase shifting speckle pattern interferometry are presented. The method is based on an algorithm that, with the knowledge of the initial phase, only needs one image at a time to evaluate continuos phase changes due to object deformations. In the improved method, the initial random phase of the speckle pattern is evaluated using a number of phase-shifted images before the deformation under study. This is used for increasing the accuracy of the initial phase estimation and reducing influences from image noise and other measurement disturbances. The phase-shifted speckle patterns are used as references for comparison with the speckle patterns of the deformed object, thereby increasing the reliability and accuracy of the phase estimations of the deformed patterns. The technique can be used for measuring deformations such as transients and other dynamic events, heat expansion as well as other phenomena where it is difficult to accomplish phase shifting during deformation.     

Speckle correlation fringes denoising using stationary wavelet transform. Application in the wavelet phase evaluation technique

This paper presents a stationary wavelet transform (SWT) method for speckle noise reduction in digital speckle pattern interferometry fringes. The main advantage of SWT is its translation invariance, which makes it important in statistical image processing applications. This method was used to denoise a simulated speckle fringe patterns, a good fidelity value was obtained. Applied to the wavelet phase evaluation, it has provided a phase distribution with a good accuracy.     

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.