工具痕迹鉴定中的光学技术研究

工具痕迹由于形成的原因不同，其表面形成的原因不同，其表面形貌呈现多样性，从尺度范围上，大致可分为两类；一类痕迹尺度范围较大，一般在毫米级以上，可称为宏观痕迹；第二类痕迹尺度范围较小，一般在微米级，可称为微观痕迹，利用光学投影，缩束显微，二维调制图像模数转换及低通滤波去噪算法，小波变换，智能模板相位复原等处理技术。可精确，快速地得到工具痕迹鉴定所需的形貌信息，这成为用于识别，诊断领域中的光学图像处理新技术。本文介绍上述技术特点。并且提供了典型的应用实例。     

一种新的单幅条纹图的相位解调方法

基于非载波条纹图的条纹灰度分布的极值准确定位,提出了一种新的由单幅条纹图解调相位方法.该方法首先准确定位每个条纹灰度的极值包括最大和最小,再基于极值图将条纹的强度值分布线性地变换到-1和1之间,最后利用arcos反余弦取代传统的atan2反正切算法求出相位,结合极值图就能快速准确地解调出含有封闭条纹的条纹图相位.本方法仅用一幅条纹图,不需要传统的条纹定级和对分数级条纹插值与拟合,自动判别条纹相位变化的波谷,准确获得条纹相位分布.这一方法使光测法研究动态和瞬态问题成为可能,而不需引入载波法调制条纹.文中通过实例说明了本方法的处理过程.     

基于锁相循环投影的物体形貌检测

本文提出将相位锁定循环技术应用于栅线投影方法,将规则栅线投影到物体表面得到变形栅线,用相位锁定循环法解调含有物体表面高度信息的位相。用该法不需传统的相位去包裹,即可完成对二维栅线图扫描,从而确定其相位。通过对典型试件的检测,得到了比较满意的结果。     

三维物体形貌检测图像处理中的小波数字滤波技术

傅里叶变换轮廓术和相移法是投影栅法测物体三维形貌的两种重要方法。相移法需要精密的移相装置,且需采集一幅以上的图像,在应用中受到一定限制。而傅里叶变换轮廓术只需一幅图像便可计算出各点相位值,测量精度高,测量范围广,因而得到广泛运用。最大测量范围受到高度分布h(x,y)在与光栅线垂直向上变化率的限制,即面形变化剧烈的物体易产生相邻谱区的混合,不易测准。本文提出的基于小波数字滤波的傅里叶变换法,可以将物体的可测梯度提高3倍。因为利用小波技术对变形栅线图进行处理后,滤去了直流分量和高频分量,得到的相对栅线图只剩下基频分量。采用小波数字滤波与傅里叶变换轮廓术相结合的方法,用小波变换去除直流成分和高频成分,从而提高了物体的可测精度,降低了对滤波器的设计要求,能较好地将物体的相位信息分离出来。本文给出了这种算法的理论分析和计算机模拟试验的结果。     

基于数字滤波的主动式高光谱成像系统及其波长标定

基于数字滤波技术,提出了获取物体反射光谱数据立方体和光谱响应曲线的主动式新型高光谱成像系统。对传统WDF型瓦兹渥斯反射式单色仪进行了改装,在入射光一定的情况下,增大出射光通量,提高了照射在物体表面的光强。利用数字滤波方式代替光学窄带滤波器,解决了多个光学滤光片不能连续可调和其他滤波器成本高的问题,建立了波长连续可调,带宽可调的高光谱成像系统。针对系统的特点和采集方式,提出了适当的定标方式,其波长误差2nm。得到了绿色树叶效果良好的光谱数据立方体和响应曲线,表明提出的系统适用于实验室中小视场内的光谱成像测量研究。     

刀具变形的在线散斑检测

散斑照相，防震要求低，光路简单，所需曝光时间短，符合连续激光对动态测量的要求。本文利用散斑照相法，测量了机床刀具的动态切削过程，并利用逐点分析和全场分析方法，分析了所拍摄的散斑图，得到了不同车速和不同切削用量条件下的位移场、应力场     

非轴对称型滤波器在傅里叶变换轮廓术中的应用

本文提出在傅里叶变换轮廓术中的一种新型滤波器-非轴对称型滤波器,其适用于物体表面形貌在频域的分布具有非轴对称性的情形.合理的使用非轴对称型滤波器可使测量结果保留更多的高频细节.