基于CCD采集的Mach-Zehnder干涉条纹图的处理算法

Mach-Zehnder干涉仪适用于研究气体密度迅速变化的状态。由于气体折射率的变化与其密度的变化成正比,而折射率的变化将使通过气体的光线有不同的光程,因此可通过干涉臂变化对干涉条纹图像效果的影响得到气体密度。实测中,采用图像采集卡和CCD来接收Mach-Zehnder干涉仪产生的条纹图像,再通过计算机对条纹图像的条纹间距进行处理,从而得到气体密度的变化状态。从光干涉理论出发,对Mach-Zehnder干涉条纹图像特征进行了分析,建立了Mach-Zehnder干涉条纹的数学模型,并根据此模型设计了处理Mach-Zehnder干涉条纹图像的算法。算法包括图像的预处理(即图像的噪声提取)、图像的二值化及图像的细化。     

基于CCD采集的Math-Zehnder干涉条纹图的处理算法

Math-Zehnder干涉仪适用于研究气体密度迅速变化的状态。由于气体折射率的变化与其密度的变化成正比，而折射率的变化将使通过气体的光线有不同的光程，因此可通过干涉臂变化对干涉条纹图像效果的影响得到气体密度。实测中，采用图像采集卡和CCD来接收Math-Zehnder干涉仪产生的条纹图像，再通过计算机对条纹图像的条纹间距进行处理，从而得到气体密度的变化状态。从光干涉理论出发，对Math-Zehnder干涉条纹图像特征进行了分析，建立了Math-Zehnder干涉条纹的数学模型，并根据此模型设计了处理Math-Zehnder干涉条纹图像的算法。算法包括图像的预处理(即图像的噪声提取)、图像的二值化及图像的细化。     

基于F-P干涉仪溶液浓度微变量实时监测系统的研究

设计了一款基于Fabry-Perot(F-P)干涉仪监测溶液浓度微小变化量的传感装置.利用光纤传输激光并用分体CCD采集图像,实现对溶液浓度的高精度微变化量的实时监控和测量.从理论上分析了F-P干涉仪干涉条纹的改变数目Δk与溶液浓度微变化量Δc(Δk)之间的关系,采用平面F-P干涉仪实现高精度测量溶液浓度微变化量的原理和可行性.在实验上构建了由He-Ne激光器、石英光纤、平面F-P干涉容器腔、面阵分体CCD、计算机等组成的实验监控与测量装置,对三组不同浓度的甘油溶液进行测量,通过观察干涉条纹的改变数目测定溶液浓度的改变量,用实验结果标定溶液浓度微变化量Δc(Δk)与干涉条纹改变数目Δk之间的数学解析式.实验结果表明:采用该系统可以监测到10-4量级的溶液浓度的变化值.     

时空联合调制空间外差干涉成像仪自适应条纹模板研究

时空联合调制型空间外差干涉成像光谱仪(TS-SHIS)推扫图像中有明显的干涉条纹,这会导致传统的图像配准方法对TS-SHIS推扫图像配准计算结果的影响较大。鉴于此,提出一种基于目标干涉数据的自适应条纹模板构建方法,采用该方法消除TS-SHIS推扫图像中的干涉条纹,并利用曲面拟合加梯度法对消条纹后的推扫图像进行图像配准。仿真及实验研究结果表明,所提方法能够有效消除TS-SHIS推扫图像中零光程差处的干涉条纹;干涉条纹对配准计算的影响得到抑制;消条纹处理对图像配准计算结果的影响在0.02 pixel以内。     

分光棱镜干涉法测量涡旋光束拓扑荷

理论分析并实验研究了涡旋光束通过单分光棱镜后的自干涉现象.研究结果表明,不同于涡旋光束与平面波或者球面波干涉,涡旋光束自干涉条纹呈"扭曲"状,且在干涉条纹边缘处会出现"断裂"条纹,其数目随着涡旋拓扑荷数增大而增大,且"断裂"条纹的指向与拓扑荷符号相关.上述结论提供了一种原理和操作简单的测量涡旋光束拓扑荷数的方法.     

全光纤马赫-曾德尔干涉仪的测温实验

阐述了全光纤马赫-曾德尔干涉仪的测温原理,并在20~40℃对测温系统进行了标定.利用Matlab数字图像处理技术对温度干涉条纹图像进行处理,设计了计算条纹移动数目的程序.通过测温实验对条纹记数程序进行了检验,有较好的准确度.     

相干合成子光束一致性检测研究

分析了激光相干合成装置及其光路调整要求,提出利用剪切干涉检测合成光路中子光束一致性的方法。分析剪切干涉原理,建立了剪切板干涉物理模型,以相干合成中两路矩形光束拼接组束为例,数值模拟并研究了子光束的整体倾斜、离焦所对应的剪切干涉条纹,得到了条纹图像与子光束光轴误差、离焦误差之间的对应关系,用于相干合成光路中子光束光轴和发散角误差的判断。光轴倾斜大于5μrad时,可以直接观察互干涉和自干涉条纹变化,发散角在大于10μrad时,干涉条纹变化明显。此外,剪切干涉的自干涉条纹平移可用来检测子光束间的活塞误差,可作为光束拼接相干合成中闭环相位检测和控制的手段。     

相干合成子光束一致性检测研究

分析了激光相干合成装置及其光路调整要求,提出利用剪切干涉检测合成光路中子光束一致性的方法。分析剪切干涉原理,建立了剪切板干涉物理模型,以相干合成中两路矩形光束拼接组束为例,数值模拟并研究了子光束的整体倾斜、离焦所对应的剪切干涉条纹,得到了条纹图像与子光束光轴误差、离焦误差之间的对应关系,用于相干合成光路中子光束光轴和发散角误差的判断。光轴倾斜大于5 rad时,可以直接观察互干涉和自干涉条纹变化,发散角在大于10 rad时,干涉条纹变化明显。此外,剪切干涉的自干涉条纹平移可用来检测子光束间的活塞误差,可作为光束拼接相干合成中闭环相位检测和控制的手段。     

等厚干涉实验中缺陷检测的数值模拟

利用数值方法研究了等厚干涉实验中平面玻璃存在凸凹缺陷时的干涉条纹,给出了不同缺陷尺寸、高度或曲率情况下的条纹变化性质,讨论了利用干涉图像进行缺陷检测的方法。该研究给出等厚干涉实验中的典型问题的数值求解办法,结果形象直观,便于理解。     

全息光栅拼接系统中的像差补偿法

全息光栅拼接参数需要用参考干涉条纹来检测。系统像差会造成干涉条纹扭曲,产生光栅拼接误差。为补偿像差造成的光栅拼接误差,对像差与干涉条纹扭曲量之间的理论关系进行了研究,利用计算机模拟了参考干涉条纹图像,并将光栅拼接误差预调制到参考干涉条纹图像中。为验证该方法的有效性,在曝光系统像差峰-峰值为0.72λ的情况下进行了光栅拼接实验,在光栅拼缝处像差造成-1级衍射波面最大突变量为0.36λ。利用预制参考干涉条纹图像作为拼接参考时,其最大突变量为0.097λ。实验结果表明,在曝光系统像差较大的情况下,干涉条纹预制法能够有效地控制光栅拼接误差。     

菲涅尔双棱镜干涉实验中双棱镜两种放置方法的讨论

在菲涅尔双棱镜干涉实验中,双棱镜有两种不同的放置方法,分析了这两种放置方法中两虚光源的距离、干涉区域范围、干涉条纹间距、干涉条纹数目应相同,因而得到双棱镜的两种放置方法是等价的结论。     

光纤温度和应变特性研究实验仪的开发

针对目前光纤传感实验存在的问题, 搭建了光纤干涉实验平台. 利用计算机与摄像头的配合得到干涉 条纹移动数目( 取代传统用肉眼观察白屏的方法) , 利用温度传感器与计算机的结合取代传统的温度计, 可以在计算 机上同时采集到温度和移动条纹数, 实时描绘出温度和条纹移动数目的关系图, 或者应变和条纹移动数目的关系. 所建立的系统稳定可靠, 实验效果好, 更具现代科技气息     

基于干涉条纹图像对比法测量微位移

研究了基于迈克尔逊干涉条纹对比法测量微位移的实验。用He-Ne激光器、反射镜和分束镜组成的干涉光路,其中一个反射镜固定在被测物体上,通过被测物体的移动带动反射镜移动使干涉光路发生变化,从而导致干涉条纹的改变。在形成干涉条纹的位置利用线阵CCD采集干涉条纹图像,用序列图像对比的方法对图像进行处理和计算,得出被测物体的微位移。实验表明利用序列图像对比的方法测量微位移,方法切实可行、测量准确度高、测量的精度能够达到微米量级。     

图像相加实验中像面干涉条纹的消除

本文对图像相加实验中像面上产生干涉条纹的原因从理论和实验上作了分析讨论，找到了消除干涉条纹的方法。     

对测钠光D双线波长差实验的一点思考

本文阐明了用迈克耳孙干涉圆条纹测钠光Ｄ双线波长差实验视见度为零的条件，计算出相邻两次视见度为零过程中跳过的干涉圆条纹的数目。     

基于Matlab的迈克尔逊微小位移测量

传统迈克尔逊干涉条纹人工计数,测量方法稳定性差,人为误差较大。现提出一种基于CCD进行干涉条纹采集,利用Matlab中Waved Ruler（波尺）对干涉条纹进行图像处理。根据干涉条纹明暗周期性变化,通过对干涉条纹去背景噪声、二值化阈值滤波、去小噪声、条纹优选等步骤,对干涉条纹处理并计数,从而测得物体微小位移。实验结果表明,该方法优化了迈克尔逊干涉法测物体微小位移,测量最小误差达到0.4%,减小测量过程中的误差,提高测量稳定性。     

基于Matlab的双棱镜干涉图像处理研究

以Matlab语言为基础,运用图像处理技术处理双棱镜干涉图像,较好地解决了实验中直边衍射带来的影响,得到单像素的干涉条纹,实现干涉条纹中心的精确定位和干涉条纹间距的精确测量.     

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。     

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。     

干涉条纹的处理方法研究

论述了干涉图的图像处理方法,提出了干涉图反高斯变换的光强平均分布处理,保证了干涉图信号的完整性,同时将基于视觉零交叉理论的边缘检测方法应用于干涉条纹的边缘检测中,精确地检测了干涉条纹的边缘,减小了上干涉条纹提取相位差的误差,并与常用的二值化方法进行比较,最后给出了一个有效的干涉条纹细化方法,并与其它处理方法进行了比较 。