条纹图象的数字化自动分析处理技术之二:相位分析法

相位分析法是目前光学条纹图象数字化自动分析处理中的最重要方法之一。本文较全面地介绍了相位分析技术,并对相位分析的关键技术--相位的滤波和解包络方法做了重点说明。文中给出了相位解包络的实例并讨论了图象数字化自动分析处理技术的实际应用状况。     

基于小波变换条纹修补和条纹自相似性的干涉条纹极值提取

提出了基于小波变换的条纹修补方法和利用干涉条纹自相似性的条纹灰度极值自动判读方法.基于小波变换的条纹修补方法包括滤除噪音、多尺度小波变换、模极大值检测滤除奇异区域、近似信号自动修补,在此基础上进行多项式拟合,首先实现最外层条纹灰度极值的自动提取.基于干涉条纹自相似性的条纹灰度极值自动判读方法是通过逐渐平移拟合区域,准确地提取了内层条纹的灰度极值位置,从而可以处理整幅图片的干涉条纹.此方法的特点是自适应、无需人为设定参量、处理速度快.实验结果表明,该方法有很好的可靠性和准确性,并且处理区域大、用时少,仅需对图片扫描一次即可提取全部条纹的灰度极值.     

基于小波变换条纹修补和条纹自相似性干涉条纹极值提取

提出了基于小波变换的条纹修补方法和利用干涉条纹自相似性的条纹灰度极值自动判读方法基于小波变换的条纹修补方法包括滤除噪音、多尺度小波变换、模极大值检测滤除奇异区域、近似信号自动修补,在此基础上进行多项式拟合,首先实现最外层条纹灰度极值的自动提取基于干涉条纹自相似性的条纹灰度极值自动判读方法是通过逐渐平移拟合区域,准确地提取了内层条纹的灰度极值位置,从而可以处理整幅图片的干涉条纹.此方法的特点是自适应、无需人为设定参量、处理速度快实验结果表明,该方法有很好的可靠性和准确性,并且处理区域大、用时少,仅需对图片扫描一次即可提取全部条纹的灰度极值.     

一种确定干涉条纹中心的新方法

介绍一种用计算机处理光学条纹图的新方法即滤波后提取条纹中心的方法。该方法有效地去除了噪声，提高了图像处理的精度。     

基于图象亮度分布的环形干涉条纹判读法

提出了一种基于图象亮度分布的环形干涉条纹判读法,定义了干涉条纹亮度的水平分布和竖直分布,利用干涉条纹亮度的水平分布和竖直分布计算出干涉条纹中心,根据此中心,进一步提出了基于布莱森汉姆(Bresenham)圆弧生成法和正负圆弧生成法的条纹亮度分布,由此得到所需条纹宽度,即可计算出物体的精确位移.     

用Moire条纹偏转技术测杨氏模量

用Ｍｏｉｒｅ条纹偏转技术测杨氏模量林万荣（华南理工大学广州５１０６４１）Ｍｏｉｒｅ条纹偏转测量技术是一种简单的光线追迹法，是纯几何光学，故简化了数学处理．Ｍｏｉｒｅ条纹偏转技术和干涉度量技术相比，它并不要求知道真正的相位，所以对实验装置的机械稳定性的...     

莫尔偏折法测透镜焦距中的条纹二值化方法

当用莫尔偏折法测量透镜焦距时,条纹区域随着被测透镜和系统光学参数的不同而变化。针对此情况提出了确定条纹有效区域和选择二值化阈值的方法。该方法根据条纹图像数据的行列极值确定条纹的有效区域。介绍了该方法的实现过程,并分析了在有效区域内根据图像数据的灰度直方图自动选择二值化阈值的原理。给出了依据该方法提取条纹的示意图,以及用莫尔偏折法测量透镜焦距的实验结果。     

线性相关计算法形成数字剪切散斑相关条纹图

本文提出了用线性相关计算法形成数字剪切散斑干涉条纹的新方法,从理论分析和实验研究均证明,用该方法所获得的数字剪切散斑相关条纹图在图象监视器上易于观看,条纹图象光强无直流分量影响且可见度较减模式要高,该新方法的采用为今后的条纹图象分析奠定了基础。     

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。     

线性相关计算形成数字剪切散斑相关条纹图

本文提出了用线性关计算法形成数字剪切散斑干涉纹的新方法，从理论分析和实验研究均证明，用该方法所获得的数字剪切散斑相关条纹图在图象监视器上易于观盾，条纹图象光强无直流分量影响且可见度较减模式要高，该新方法的采用为今后的条纹图象分析了奠定了基础。     

Study on an automatic processing technique of the circle interference fringe for fine interferometry

The fringe center method (FCM) is an important digital processing technique of fringe patterns analysis for interferometry. In this paper, an improved automatic processing technique based on FCM was presented, which correlated the processing link and the looped feature of the circle fringe pattern. It also integrated several techniques including noise removal, the fringe thinning, the fringe patching, assignment of the fringe orders and wavefront reconstruction and can be executed orderly and automatically. Based on the new the algorithms of the fringe patching and assignment of the fringe orders, the fringe feature information was extracted automatically and the interference wavefront was reconstructed by Zernike polynomial fitting method. With the automatic processing technique, the circle interference fringe of the fine polished aluminum disks surface captured by the Twyman-Green interferometer was processed, and the surface profile and the parameters of the disk were obtained automatically. The experiments show that the improved automatic processing technique was more accurate and fast in measurement than the conventional one. It was convenient to use it in in-situ industry inspection.     

数字投影三维数字成像的并行DSP实现

提出一种基于数字白光投影的三维数字成像嵌入式DSP处理系统.该系统根据时序变频条纹投影原理,利用TMS320DM642定点DSP和FPGA硬件电路以及多线程软件技术实现了条纹编码、编码图像采集和条纹分析的流水线处理过程.为了提高相位解调算法的速度,使用软件流水对其进行了优化.对于512×512像素图像,五步相移时的条纹图处理速度可达到39.7 fps,能满足快速条纹图处理的要求.测量实验表明,该系统可以实现快速、准确的三维轮廓测量.     

Three-dimensional Fourier Fringe Analysis

Over the years two-dimensional Fourier Fringe Analysis (2D-FFA) has demonstrated both its capability and its relative robustness in analysing fringe patterns within a short time-frame from static objects. Nowadays, there is an increasing demand to measure dynamic objects. Today 2D-FFA is seen as a fast and flexible method of processing fringe patterns for dynamic objects. But it is still inherently a 2D approach, i.e. it deals with three-dimensional data (video sequences) on an individual 2D frame-by-frame basis. In this paper, a novel three-dimensional Fourier Fringe Analysis (3D-FFA) algorithm is proposed to demodulate fringe pattern sequences taken from dynamic objects. This technique processes the stack of fringe patterns as a single 3D volume, not as a set of individual 2D frames that are each processed in isolation. The proposed algorithm has been evaluated on both computer simulated and real dynamic objects. Results show that the proposed technique is able to demodulate fringe pattern volumes successfully.     

Automatic Young's fringe analysis in the source image plane

Typically Young's fringe pattern automatic analysis from a double-exposure image (e.g. a photograph) passes through an indirect processing stage on some intermediate parameter domain. Here, we propose a method based on a complicated image processing technique, operating directly with the source fringe image pixels, and providing remarkable accuracy and computational time. This method is intended for laser speckle velocimetry (LSV), particle image velovimetry (PIV), and digital image velocimetry (DIV) applications. Assuming a common fringe pattern model, we introduce a pre-processing stage to improve significantly the fringe discernment. A dynamic thresholding segmentation scheme, adjusted to the fringe spatial structure, follows to localize the fringes being quantitatively attributed with the corresponding eigenvectors. The algorithm has been tested on real patterns as well as on a set of artifically simulated images with pre-defined characteristics.     

干涉图特征信息自动采集方法

介绍了一种用于计算全息数字波面干涉仪中采用数字图像处理技术采集干涉图的特征信息的方法。它分为图像二值化、条纹细化、条纹修补、跟踪、标记、采样等步骤,对于没有闭合条纹的简单干涉图和有闭合条纹的复杂干涉图,都能得到较好结果。     

高噪音光测条纹的特征线提取

针对高噪音光测条纹的特征线提取问题,本文提出一种基于拉普拉斯算法的条纹场处理技术,该方法简单,计算速度快,能够准确提取高噪音光测条纹的特征线.     

Automatic fringe pattern analysis: A review

The wide availability of digital image processing equipment has led to the development of a large number of techniques for analysing interference fringe patterns. Concentrating on the most recent developments in the field, this paper presents a cross-section of techniques and applications of automatic and interactive fringe pattern analysis. The paper also describes some of the ways in which prior knowledge of the fringe pattern characteristics can be used to simplify the analysis procedure.     

光载波条纹图的计算机辅助分析——阶梯形虚拟光栅解调法

本文提出一种两维光测条纹图的相位测量技术--阶梯形虚光栅解调算法。此法只需要获取一幅光载波条纹图,由计算机产生两个由N(整数)个象素构成、透射函数呈阶梯形分布、彼此间有一定相位差的两个虚光栅(参考信号),通过在整数域的运算实现对条纹图和虚光栅的相乘型叠加,低通滤波后得到两个相位差已知的叠栅函数,然后从两个相差为已知值的正弦信号中提取相位信息。理论分析和计算机模拟表明,具有相当高的测量精度,计算简便快捷。文中还给出了阶梯虚光栅解调法在投影光栅法三维形貌测量中的应用实例。     

嵌入式三维数字成像系统

提出一种基于数字信号处理器(DSP)的嵌入式三维数字成像系统设计方案。该方案的硬件平台由条纹投影模块、数据采集模块、条纹自动分析模块及储存器等其他辅助电路组成。条纹投影模块将DSP输出的正弦光栅条纹, 经视频编码后用DLP投射到物体表面; 数据采集模块通过CCD相机采集被物体表面三维信息调制后的变形条纹图, 并进行视频解码; 条纹自动分析模块中利用相移算法计算折叠相位, 再结合相位展开算法求绝对相位分布。系统软件采用多线程技术并行控制三个模块。在相位解调过程中以软件流水线为主综合运用了循环展开、数据预取和内联函数等多种方法优化解调程序。实验结果表明, 该系统可以高速、准确地实现三维轮廓测量,优化后相位展开程序速度是优化前的7倍。