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第卷第期实验力学. .. ●
年月.
数字散斑条纹处理的频域法和空域法
煎铸
通过对数字散斑干涉条纹散斑噪声分布规律的分析,本文
提出一种用于条纹降噪声处理的空域滤波法——复合区域平均法。处理
结果表明,该美。
关键词
、
,
土
、
前言、
随着电子技术和数字图象处理技术的日益普及,近年来,电子散斑干涉、数一一
字散斑干涉、电视全息和电光全息或等光电子测量技术得一
到了迅速的发展。
涉技术,由于采用了电视摄像技术,使得干涉测量技术省去了繁琐的干板记录过程。到
八十年代,
存贮,加上日益丰富的处理软件使得越来越趋向于实用化,并已研制出了各种型
号的仪器脚,主要用来测量离面位移、面内位移和位移导数场。九十年代初,
和何世平等人又利用四光束技术,分析了条纹与任意曲面三维位移场
的对应关系“,给出了同时测量形状和变形的光路布置,在实验记录和条纹解释方面比
起全息干涉来都简单了许多。但是,由于散斑随机噪声的干扰,条纹的质量比起全
息干涉条纹的质量要差得多,因此,给条纹的识别又带来了一定的困难。年
扯曾把条纹比作丑小鸭,并以“,,等,丑小鸭最终
能变成一只美丽的天鹅吗为题,说明了的发展前景。事实上,由于数字图象处
理技术的不断发展,人们可以通过各种手段来抑制散斑噪声,使得的记录方便,数
据处理简单,对环境要求低的优点得到很好的发挥。
条纹中散斑噪声的分布规律
一种典型的测量离面位移的光路如图所示平面波Ⅳ口被方棱镜分解为两个相
车文于年月日收到第坎稿
国家自然科学基盎资助项目
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第期何小元等:数字散斑条纹处理的额域法和空域法
互垂直的等光强的平面波分别照明光学粗糙表面仉和,经和散射的光波重新返
回到口,而被摄像机镜头成象到的靶面上在靶面上将形成两列波在象面上
的干涉图样用和巩分别表示两列波在象面上的复振幅,所
』
:
其中, 和机、咖分别表示各自在象平面上散斑的随机振幅和位相。摄像机靶面上
某一点的光强可表示为
十
其中: , ,:一咖表示取共轭。当产生离面位移时,其位
相变化为
却也一
为光源波长,这使得该点的光强变为:
。/ 却
考察光强和的相关性可知,当
血一一,,⋯,Ⅳ
和具有最大的相关性,此时一:。当
一
时, 和:完全不相关,即相关性为。由及式可知沿着
: 寺
将出现最大相关线,而沿着
一音÷
将出现最小相关线。假设摄像机的输出电压。、正比于输入图象的光强,则二信号相
减即为:
一——一/ 妒一璐妒
一■去却告却
这个信号有正负值,然而图象显示器不能显示负值。为不丢失信息,
变成。,显示器的亮度正比于, 因此,给定点在图象显示器的亮度为
丢却。丢
其中, 为常数, 由此可见:
√,
一, 也一—,,⋯⋯
由式可知,若没有随机位相的影响,采用相减模式可得到与却有关
的相关条纹,但由于的影响。在相关区域出现了许多亮点。而在不相关区域出现了许多
暗点,这就是由于≠引起的随机散斑噪声