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。     

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。     

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.     

基于改进旋滤波的电子散斑干涉图滤波方法

电子散斑干涉术条纹图在成像时不可避免地受散斑噪声调制,去除噪声是散斑干涉条纹处理的一项重要任务。利用散斑条纹图的方向性,提出一种基于模糊方向的旋滤波:在当前点的领域内定义4个模糊方向窗口,将传统旋滤波的一维、精确方向窗口的确定,转变为模糊方向窗口的确定;在确定的窗口内进行低通滤波时,采用自适应加权均值滤波代替传统的中值滤波。利用该方法分别处理模拟散斑条纹图和实验所得的真实条纹图,并与传统旋滤波、双边滤波和小波丢弃子带方法比较。实验结果表明,该改进算法在滤除散斑条纹图噪声的同时,有效保护了条纹的细节信息。     

一种新的多通道散斑照相术及其应用

提出了一种新的多通道散斑照相术，通过旋转光楔实现多通道散斑图记录。该方法不仅能在一张记录介质上记录物体动有一些状态的多通道散斑图，且用全场滤波分析时，能方便地同时给出所有通道的物变形信息，得到清晰高衬比的干涉条纹图。     

剪切散斑干涉术的统计分析

本文用统计光学方法分析了剪切散斑图的成象过程;散斑图的频谱分布以及全场滤波干涉条纹的形成.发现剪切散斑干涉条纹不仅与三维位移微分有关,而且与面内位移量有关.在此基础上又讨论了影响干涉条纹质量的有关因素,并作了实验验证.     

基于Gabor滤波的散斑条纹图平滑方法

提出了一种基于伽博(Gabor)滤波的散斑条纹图平滑方法.通过加窗傅里叶运算提取散斑条纹图的条纹频率和条纹梯度方向,并利用它们确定具有频率和方向选择性的Gabor滤波器对散斑条纹图进行Gabor滤波.数值模拟和实验结果表明,该方法在滤除散斑噪声的同时能够有效的保留散斑条纹图的条纹结构,为从单幅散斑条纹图中进一步提取条纹相位场奠定了良好的基础.     

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。     

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.     

频闪剪切散斑干涉术的研究

提出了一种用于振动研究的方法——频闪剪切散斑干涉照相法。该方法由于采用了剪切镜,能得到较为精确的散斑剪切图,提高了测量的精度,是一种用于振动研究较为理想的散斑照相的新方法。讨论了频闪剪切散斑干涉术的基本原理,给出了频闪剪切散斑图的全场分析的平均光强分析的解析式,并给出了实验结果。理论和实验都表明频闪剪切散斑干涉照相法要优于时间平均剪切散斑干涉照相法。该方法在全场滤波分析时,能给出任一瞬时物体振动信息,得到清晰的、高衬比的全场干涉条纹图,是一种实用可行的方法。     

Application of digital speckle pattern interferometry and wavelet transform in measurement of transverse vibrations in square plate

In this paper the study of out-of-plane or transverse vibrations in a square plate using digital speckle pattern interferometry (DSPI) is presented. To improve the measurement accuracy, we have implemented a new filtering scheme based on combination of average/median filtering and Symlet wavelet filtering which enhances the signal to noise ratio in the speckle interferogram obtained from DSPI. A large number of fringe patterns are shown for square plate with two different boundary conditions. Experimentally obtained resonance frequencies for the square plate for the boundary condition one edge fixed and other edges being free, the resonance frequencies obtained from DSPI show good agreement with that obtained from classical theory for thin plates.     

New fourth-order partial differential equations for filtering in electronic speckle pattern interferometry fringes

Partial differential equations (PDEs) based methods have been demonstrated to be a powerful tool for filtering in electronic speckle pattern interferometry fringe or wrapped phase patterns. In this paper, we derive the new fourth-order partial differential equations (NFOPDE) with a better performance for filtering in electronic speckle pattern interferometry fringe patterns based on the variational methods. We test the proposed models on two computer-simulated speckle fringe patterns and an experimentally obtained fringe pattern, respectively, and compare our models with the widely used, well-known the second-order selective degenerate diffusion PDE model (SOSDPDE) and the published fourth-order PDE model (PFOPDE). The proposed NFOPDE can overcome the shortages that both the SOSDPDE and PFOPDE encounter. In all cases, our NFOPDE outperforms SOSDPDE and PFOPDE.     

Homomorphic partial differential equation filtering method for electronic speckle pattern interferometry fringes based on fringe density

Noise reduction is one of the most exciting problems in electronic speckle pattern interferometry. We present a homomorphic partial differential equation filtering method for interferometry fringe patterns. The diffusion speed of the equation is determined based on the fringe density. We test the new method on the computer-simulated fringe pattern and experimentally obtain the fringe pattern, and evaluate its filtering performance. The qualitative and quantitative analysis shows that this technique can filter off the additive and multiplicative noise of the fringe patterns effectively, and avoid blurring high-density fringe. It is more capable of improving the quality of fringe patterns than the classical filtering methods.     

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。     

热传导方程在散斑条纹图相位提取中的应用

去除电子散斑十涉条纹图中的噪声是提取条纹图相位的关键问题.利用热传导方程去除条纹图中的噪声,定性和定量分析了该方法的滤波性能.在此基础上,进一步将MBO算法和热传导方程应用于条纹二值化和相位图平滑过程中,并成功地从单幅模拟条纹图中提取了条纹图的相位.研究结果表明,热传导方程能有效减少散斑条纹图中的噪声,改善二值条纹图的边界.进而获得准确的相位分布.     

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.     

Quantitative vibration amplitude measurement with time-averaged digital speckle pattern interferometry

A new method of using time-averaged digital speckle pattern interferometry for the quantitative measurement of vibration amplitude was developed. Signal processing techniques especially the Hilbert transformation for quantitative evaluation of the Bessel fringes obtained in time-averaged digital speckle pattern interferometry were explored. The quadrature signal after Hilbert transformation is equivalent to a 90° phase-shifted interferogram for a monotonically increasing or decreasing phase function. An algorithm was developed for Bessel fringe contrast enhancement and phase extraction. The techniques were tested numerically and experimentally. Sub-fringe quantification of the time-averaged vibration fringes is realised with the proposed method. Compared with the commonly used phase shift method which requires a minimum of two images for image processing, this method requires only one fringe pattern for data extraction.