基于傅里叶变换的电子散斑干涉信息提取方法研究及应用

摘要

电子散斑干涉(ESPI)测量技术是一种无损的全场光学测量技术,被广泛地应用于光学粗糙表面位移、变形测量、无损检测和振动分析领域。高精度地提取电子散斑干涉信息是应用ESPI技术的关键。本文针对基于傅里叶变换的电子散斑干涉信息提取方法进行了研究。
　　 本文的主要研究内容有:(1)提出计算ESPI条纹方向的傅里叶变换方法,并与梯度法、累积平方差法进行比较。(2)提出计算ESPI条纹密度的傅里叶变换方法。条纹的方向和密度作为电子散斑干涉图像的基本信息,不仅是本文的一个重点,更有指导图像其它处理的重要作用。尤其是条纹方向,其精确性直接影响着处理效果。(3)根据ESPI条纹的方向和密度设计方向滤波器和密度滤波器,并将滤波器与图像的频率相乘,实现在频域内图像滤波。方向滤波器的带宽及其通带特性根据局部范围内条纹方向的一致程度来设定。密度滤波器采用简单的2维2阶巴特沃斯带通滤波器来实现对噪声的限制。方向滤波器和密度滤波器的组合对散斑噪声进行了有效的滤除。同时,本文加入根滤波和阈值处理的思想,有效地改善了滤波结果。(4)将本文的滤波方法应用于计算机模拟的和实验获得的ESPI条纹图、相位图滤波处理中,并与已发表的基于傅里叶变换的其它方法进行了比较。实验结果展示了本文提出的电子散斑干涉信息提取方法的性能。
　　 基于傅里叶变换的ESPI信息提取方法具有以下几个优点:(1)算法简单、适用性强,可以应用在高密度、强噪声、低质量的图像中；(2)算法参数少,易调试。(3)可以计算条纹的方向和密度。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 电子散斑干涉测量技术概述

1.2 电子散斑干涉法的基本原理

1.2.1 双光束法测量面内位移

1.2.2 双光束法测量离面位移

1.3 相移技术

1.4 光干涉条纹方向和密度计算方法概述

1.5 本文的主要工作

第二章 傅里叶变换基本原理

2.1 傅里叶变换基本概念

2.2 傅里叶变换基本性质

2.3 傅里叶变换的应用

2.4 本章小结

第三章 电子散斑干涉条纹方向的计算

3.1 方向的定义

3.2 几种常用的方向计算方法

3.2.1 梯度法

3.2.2 累积平方差法

3.3 基于傅里叶变换计算方向的方法

3.4 方向图的对比

3.5 本章小结

第四章 电子散斑干涉条纹密度的计算

4.1 基于傅里叶变换计算密度的方法

4.2 实验结果

4.3 本章小结

第五章 已发表的基于傅里叶变换的滤波方法

5.1 巴特沃斯低通滤波方法

5.2 阈值滤波方法

5.3 根滤波方法

5.4 窗傅里叶滤波方法

5.4.1 窗傅里叶滤波方法原理

5.4.2 窗傅里叶滤波方法实现

5.5 本章小结

第六章 我们的基于傅里叶变换的滤波方法

6.1 基于傅里叶变换滤波方法原理

6.1.1 相关概念简介

6.1.2 方向滤波器

6.1.3 密度滤波器

6.2 基于傅里叶变换滤波方法实现

6.3 基于傅里叶变换滤波的各方法比较

6.3.1 基于傅里叶变换滤波方法在电子散斑干涉条纹图中的应用

6.3.2 基于傅里叶变换滤波方法在电子散斑干涉相位图中的应用

6.3 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文和参加科研情况

致谢