基于自相关函数的非平面表面粗糙度的图像纹理研究

采用自相关函数对不同加工工艺形成的非平面工件表面粗糙度进行了研究。讨论了自相关函数及其扩展度参数与图像纹理特性的关系,构建了实验装置,利用图像处理软件对实验所得的激光散斑图像进行了处理,得到了自相关函数及其扩展测度参数随表面粗糙度的变化曲线。为研究非平面工件的粗糙度,提供了一种新的方法。     

不同后处理方法对溶胶-凝胶SiO2膜层抗污染能力的影响

以正硅酸乙酯作为前驱体,利用碱催化方式制备了SiO2溶胶,采用提拉法在K9基片上镀制SiO2单层薄膜,分别用热处理、紫外辐射处理、氨水加六甲基二硅胺烷气氛处理和酸碱复合膜4种后处理法对膜层进行处理,采用分光光度计、红外光谱、扫描探针显微镜、静滴接触角测量仪、椭偏仪等分析了薄膜的特性,通过真空环境加速污染实验对处理前后的膜层进行抗污染能力对比,结果表明:在碱性SiO2膜层上加镀一层酸性SiO2膜的复合膜层整体透过率仍保持在99%以上,疏水角达到128°,膜层真空抗污染能力大大加强。     

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。     

Encryption and decryption using a sandwich phase diffuser made by using two speckle patterns and placed in the Fourier plane: Simulation results

In the present paper, we describe the encryption and decryption of two-dimensional images. The encryption is done by employing a sandwich phase diffuser made by using two elongated speckle patterns, and placed in the Fourier plane of a double random phase encoding system. After encryption, the two constituent phase diffusers of such a sandwich diffuser are separated. During decryption, if the conjugate of either of the two elongated phase speckle patterns is used, the image cannot be retrieved. Correct decryption is also not possible if a sandwich diffuser with any of the phase speckle patterns is shifted in position with respect to the other. For decryption, the encrypted image is Fourier transformed and multiplied by the conjugate of the sandwich diffuser, and then the product is further Fourier transformed. It is possible to generate the image only if both the elongated phase speckle patterns are matched point-to-point and then the proper conjugate is made. The use of elongated speckle patterns in constituting a sandwich phase diffuser makes the system less complicated as compared to the use of a sandwich diffuser made with normal speckle patterns, enabling an easy alignment of the random phase diffuser at the time of rejoining the constituent diffusers for making the right key. The ease of alignment is due to the reduction of the requirement of 360° scanning at the time of rejoining these diffusers with little reduction in the security of the system. Simulation results are presented in support of the proposed idea. For optical implementation, the decrypted image may be obtained by generating a phase conjugate wave by the phase conjugation technique, and passing through the same sandwich phase diffuser. To evaluate the reliability of the technique, mean square error (MSE) between the decrypted and original image has been calculated.     

半导体激光器的自混合散斑干涉测量流体速度

提出了一种简便的激光自混合散斑干涉测量流体速度的方法。根据散斑和法布里-珀罗腔的理论,提出了半导体激光器的自混合散斑干涉模型。研究了流体运动时在半导体激光器内产生的自混合散斑干涉效应(SMPI),给出了激光器输出增益的变化及其概率密度分布。得到了激光自混合散斑干涉平均频率与流体速度之间的关系。模拟计算和实验结果验证了这个关系。利用散斑干涉的平均频率与流体速度的关系测量了高分子材料溶液的速度,并在溶液浓度和背景光变化时,对流体速度进行了测量、比较和分析。实验表明。在溶液浓度不太低时,测量误差小于8％。     

斜光轴面内位移测量的数字散斑相关法研究

以工程环境中远距离位移和位移场的光学测量为研究课题,分析了远距离斜光轴成像时,像模糊和成像位置变化对白光数字散斑相关方法产生的影响,给出了这两种影响的误差理论计算公式。提出使用参考测量技术克服斜光轴成像位置变化带来影响,给出一种新的远距离斜光轴高精度测量面内位移的方法,在2～50m处作静载挠度测量,其最大相对误差小于1％,测量精度在实验室环境和工程测量环境中都得到了验证。该方法无需共轴光路的测量环境要求,特别适用于桥梁、高速公路立交桥的静载挠度测量等工程应用。使用高速图像采集卡,该方法可应用于斜光轴动态位移测量,拓展了数字散斑相关方法的应用范围。     

基于液晶体的大错位量散斑相移技术研究

系统地分析了大错位量散斑干涉术测量离面位移的原理,并结合晶体光学理论详细分析液晶体的相移过程．同时从理论上剖析了沃拉斯顿棱镜的错位机理,从而构造出一种新的基于液晶体实现大错位量散斑相移技术的测试系统。采用该检测系统对结构实体混凝土在不同养护时间情况下的力学行为进行测试研究。实验结果揭示：随着养护时间的增加,混凝土结构的力学性能指标也相应增加,但在养护21天后,混凝土结构材料的弹性模量和结构强度都达到某一稳定值(即标准试样在同等养护条件下的实验室测量值)。并且也发现该技术使用方便,检测时受环境的影响小,可以实现现场在线原位实时无损检测,并能够得到非常真实的检测结果,从而可以实现更精确的定量计算。     

数字图像散斑相关技术的蚁群优化方法

基于蚁群优化方法提出新的数字图像散斑相关算法。该方法模仿了真实蚂蚁从其巢到食物找到最短路径的方式,通过对蚁群优化方法改进,减少迭代次数并改善解的质量。将新的数字图像散斑相关算法应用到计算机模拟的散斑图像和实验获得的散斑图像中,并与广泛使用的Newton-Raphson算法进行了比较。实验结果展示了新算法的精度、可行性和有效性。当数量级为0.01像素,误差离散均方根小于0.002像素。     

Q型腔自混合散斑实时速度测量

研究基于Q型腔的自混合散斑速度实时传感。利用掺铒光纤、耦合器、波分复用器等组建激光散斑速度传感系统,理论分析动态物体散射光反馈进入激光腔内与原光混合产生的自混合散斑现象,推导出Q型腔输出功率的表达式。以一圆形铝盘为速度传感对象,开发LabVIEW程序对散斑信号进行实时波形采集、滤波去噪及数值计算,得出自混合散斑信号能量密度与物体速率之间的线性关系。基于此关系,对该铝盘侧面的线速率进行实时测量,在175～456mm/s速率范围内可获得较好的测量结果。研究表明,Q型腔内自混合激光散斑的能量密度测速方法,可用于粗糙表面物体的实时速度传感。     

基于散斑干涉的光滑表面变形快速检测

针对目前光滑表面力学性能测试困难的情况,建立了一种改进的数字激光散斑干涉测量系统。首先通过新的散斑干涉光路设计实现散斑照射,同时采用空间载波傅里叶变换法,对光滑零件加载变形的动态散斑干涉图像进行处理,最后得到光滑表面的变形场分布情况。该方法不对被测表面进行任何处理,可实现光滑表面的高精度全场变形测量。实验结果表明:最大变形处为镜面板的中央,测得最大变形量分别为1.936、1.861和1.797μm,与中心变形预设值接近。该方法光路简单、测量方案切实可行,能够实现光滑表面变形的快速动态测量。