电子散斑干涉条纹图和相位图滤波方法的应用研究

摘要

电子散斑干涉测量(Electronic speckle pattern interferometery简写为ESPI)是一种全场非破坏性光学测量技术，广泛应用于光学粗糙表面的变形测量和无损检测。准确地提取相位在应用ESPI获得物体变形位移信息中起着非常重要的作用。然而，通常实验获得的相位图在很大程度上受到噪声的影响，所以滤波方法的研究就变得很重要了。本文针对电子散斑条纹图和相位图的滤波方法进行了研究。 首先本文将改进的偏微分方程滤波方法应用在电子散斑条纹图上。然后，根据电子散斑相位图的特性，在滤波的过程既要去除噪声又要保持相位跳变信息，本文将偏微分方程滤波方法与正余弦滤波法相结合，应用于电子散斑相位图去噪。 本文把最小二乘拟合的思想加入到相位图滤波上，提出了一种有效的滤波方法：切线方向的最小二乘相位图滤波法。改进的相位图滤波方法具有以下几个优点：第一，本算法适用性强，可以应用在由各种方法得到的散斑相位图噪声去除上；第二，本算法可以根据图像噪声大小的情况进行迭代次数的选择；第三，根据相位条纹图的条纹形状，本算法中滤波窗口可以选取竖直方向的矩形窗口或正方形窗口。为了达到更好的滤波效果，对于条纹比较稠密的相位图，可以在沿条纹切线方向的窗口中进行平滑处理，可以有效的避免条纹模糊现象的发生。而对于条纹稀疏的相位图，可以在计算过程中采取串行计算：对于一幅图像，逐个像素点进行运算，得到滤波后的相位值，并立即更新原图像当前点的相位值，这样可以提高算法的平滑效率。本算法是一种行之有效的相位图滤波算法，具有较高的实用价值。

目录

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第一章绪论

1.1电子散斑干涉测量技术概述

1.2相位的提取

1.3基于偏微分方程的图像处理方法

1.4本文主要内容

第二章改进的基于偏微分方程图像滤波方法

2.1传统的图像滤波方法

2.1.1均值滤波

2.1.2中值滤波

2.1.3高斯滤波

2.2基于偏微分方程的图像滤波方法

2.2.1二阶偏微分方程滤波模型及其能量泛函解释

2.2.2四阶偏微分方程滤波方法及方程的离散化

2.2.3耦合方程滤波方法及方程的离散化

2.3改进的偏微分方程图像滤波方法在电子散斑条纹图中的应用

2.3.1电子散斑干涉法的基本原理

2.3.2实验结果

2.4本章小结

第三章偏微分方程滤波方法在电子散斑相位图中的应用

3.1相移技术

3.2正余弦相位图滤波法

3.3偏微分方程滤波算法在相位图中的应用

3.4本章小结

第四章切线方向窗口的最小二乘滤波方法

4.1相位图滤波方法的改进

4.1.1最小二乘拟合相位图方法原理

4.1.2切线方向窗口的最小二乘滤波方法

4.1.3切线方向滤波窗口的建立

4.2实验结果

4.3本章小结

第五章总结和展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致 谢