电子散斑干涉图像滤波方法研究及在动态热变形中的应用

摘要

电子散斑干涉测量（Electronic speckle pattern interferometery简写为ESPI）技术是一种全场、非接触的现代光学测试技术，被广泛应用于光学粗糙表面位移、变形测量、无损检测和振动分析等领域。电子散斑干涉测量以条纹图或相位图的形式为输出，然而条纹图或相位图存在大量的散斑噪声，为了得到精确的相位分布,去噪成了电子散斑干涉测量技术的关键步骤。本文主要在相位图和条纹图去噪方面做了研究，并且将研究结果应用于动态电子散斑干涉热变形测量上。
　　本文首先对傅里叶变换域的滤波方法做了分析和讨论，根据已有算法的优缺点，提出了局域傅里叶变换滤波方法。该方法不仅克服了全局傅里叶变换难以选择截止频率的缺点，而且与窗傅里叶变换方法相比，局域傅里叶变换滤波方法取决于较少的参数，使用起来简便。
　　其次，本文讨论了经验模态分解算法。针对电子散斑干涉条纹图的特点提出了改进的二维经验模态分解算法，主要在三个方面做了改进：
　　（1）极值点的选取；
　　（2）将径向基函数插值方法应用到上下包络面拟合中；
　　（3）将中值滤波的边缘保持作用应用到该算法中。
　　该方法是一种多尺度全局数据驱动方法，不需要各种变换和截止频率，参数少，使用方便。
　　最后，将本文提出的两种算法分别和已有的多种方法做了比较，应用在了计算机模拟的和实验得到的ESPI图像滤波中。并且将改进后的二维经验模态分解算法应用到动态电子散斑干涉热变形图的滤波中。实验结果展示了局域傅里叶变换方法的性能。改进后的二维经验模态分解算法比原来的模态分解算法有明显改善，尤其适合于粗条纹的滤波。在实验获得的低质量的粗条纹图滤波中，改进后的算法取得了良好的效果。

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第一章 绪论

1.1数字图像处理概述

1.2频率域图像滤波和增强简介

1.3经验模态分解

1.4电子散斑干涉技术简介

1.5本文的主要结构

第二章 局域傅里叶变换滤波方法

2.1几种频率域滤波方法

2.2本文提出的局域傅里叶变换方法滤波原理

2.3 本章小结

第三章 经验模态分解方法原理

3.1本征模函数

3.2 一维EMD方法的分解过程

3.3 二维经验模态分解

3.4径向基函数插值

3.5经典二维EMD（BEMD）方法在ESPI条纹图滤波中的应用

3.6本章小结

第四章 改进的二维经验模态分解方法

4.1 中值滤波的边缘保持作用

4.2改进的BEMD方法

4.3改进的BEMD方法的实现步骤和参数选取

4.4 本章小结

第五章 滤波结果比较以及在热变形测量中的应用

5.1 LFT方法在ESPI相位图和条纹图滤波中的应用

5.2 改进的BEMD方法在ESPI在动态热变形测量中的应用

5.3 LFT方法和改进BEMD方法在条纹图中的滤波结果比较

5.4本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

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