1 南京航空航天大学机电学院，江苏 南京 211106
2 中航西安飞机工业集团股份有限公司，陕西 西安 710089
剪切散斑干涉技术作为一种非接触式的高精度光学全场测量方法，可以对复合材料内部缺陷进行无损检测，但所得的相位条纹图中包含大量散斑噪声，会对检测结果和精度产生严重影响。为此，提出了一种基于无监督图像风格转换模型（CycleGAN）的相位条纹图滤波方法。该方法将剪切散斑干涉技术获取的原始噪声相位条纹图通过网络训练转换为理想无噪声条纹图，从而实现对相位条纹图中噪声的滤除。实验结果表明，所提方法能够实现对噪声的高效滤除，滤波图像边界清晰、对比显著，且运行时间明显优于其他方法，仅需30 ms左右便能实现条纹图的高质量滤波，符合动态无损检测的发展需求，为相位条纹图的噪声滤除提供了新的思路。
剪切散斑干涉技术 相位图 深度学习 噪声 图像处理 无损检测 激光与光电子学进展
2022, 59(22): 2210009
1 西安理工大学 自动化学院，陕西 西安 710048
2 安康学院 电子与信息工程学院，陕西 安康 725000
3 陕西省复杂系统控制与智能信息处理重点实验室，陕西 西安 710048
基于正弦光栅条纹投影的三维测量技术是当前研究的热点问题。然而，受噪声的影响，采集到的光栅条纹图像质量降低，导致提取的相位发生扰动，而相位的提取结果直接决定着测量结果的准确性。实际测量中噪声未知，针对这一问题，本文提出了一种盲去噪方法。首先，根据残差模型，完成光栅条纹图像的真值图像与噪声图像的分离，然后，引入主成分分析技术估计出噪声图像的方差值。最后，根据噪声方差的估计值，利用基于相图的高斯滤波方法，将针对多帧光栅图像的噪声滤波转换到提取的相位图上完成。由实验结果可知，和对比方法相比，本文方法的均方根相位误差最高下降了88.5%，所提方法处理后的相位更加接近测量体的真值相位。本文方法可在最短的执行时间内实现对噪声导致的相位扰动进行抑制。所提方法能够快速处理光栅图像噪声引起的相位误差，在光栅投影测量中具有较强的实用性。
光栅图像 盲去噪 主成分分析 相位图滤波 grating image blind denoising PCA phase map filtering
1 天津大学 精密测试技术与仪器国家重点实验室,天津 300072
2 北京信息科技大学 仪器科学与光电工程学院,北京 100101
3 奥克兰大学 机械工程系, 美国密歇根州罗彻斯特 48309
针对数字散斑干涉(Digital Speckle Pattern Interferometry, DSPI)测量中散斑噪声干扰会导致相位提取困难、测量灵敏度降低的问题, 提出基于能量的DSPI相位图正余弦滤波法, 克服传统滤波方法不具有自适应性的不足, 提高了相位图质量。该方法根据正交小波包能量估算DSPI相位图中的噪声能量; 对相位图分别进行正余弦变换, 采用均值法平滑处理; 利用噪声能量设定滤波阈值, 实现相位图有效滤波, 文中将噪声能量与正余弦滤波结合可以自适应地进行降噪处理, 利用能量控制图像滤波效果。仿真和实验结果表明, 基于能量的正余弦滤波法较传统方法可以减少50%的循环次数。证明了本文提出的方法能够有效地对数字散斑干涉相位图进行滤波, 提高信噪比。
数字散斑干涉技术 相位图 正余弦滤波 噪声能量 Digital Speckle Pattern Interferometry(DSPI) phase map sine-cosine filtering noise energy
为了解决传统三维重建需要依赖系统标定信息的问题, 提出了一种基于相位图的不需要系统标定信息的三维视觉重建算法。首先使用结构光测量技术获得被测物体表面的相位图, 再利用相位图的横向和纵向空间扭曲特性计算物体表面相对深度信息, 最后实现被测物体的三维视觉重建。这种方法可以用在无法进行标定或无法获取标定信息的场合。实验结果表明, 当被测物体表面结构简单时, 这种方法的三维视觉重建效果较好。并通过对比传统三维重建结果验证了该方法的有效性。
三维重建 相位图 标定信息 结构光 3-D reconstruction phase map calibration information structured light 强激光与粒子束
2016, 28(9): 091004
1 合肥工业大学 仪器科学与光电学院, 安徽 合肥 230009
2 美国奥克兰大学 机械工程系, 密歇根 罗切斯特 48309
为了解决在数字散斑干涉技术测量时, 散斑干涉相位条纹图像中大量噪声对相位解包裹结果和精度产生严重影响的问题, 介绍了一种条纹正余弦分解和频域低通滤波结合的方法, 实现了散斑干涉相位条纹图的高精度滤波。该方法的基本思路是在对相位图像进行滤波处理前, 先将相位图通过正余弦函数进行映射转换成两幅图, 分别经过频域滤波, 然后再合成为相位图。这种分解频域滤波方法可以在滤波的同时, 有效保留相位跳变信息。实验结果表明: 与传统的图像降噪方法相比, 该方法能够在保留图像“尖峰”信息的基础上, 较好地滤除图像中的散斑噪声, 方法简单有效, 有效解决了传统滤波方法应用在相位条纹图中, 相图灰度信息丢失10%~40%的问题。
干涉测量 散斑干涉 相位图 频域滤波 噪声 interference measure digital speckle pattern interferometry phase map frequency domain filtering noise
辽宁师范大学物理与电子技术学院，辽宁大连 116029
单模激光 Lorenz系统是一个典型的非线性模型，其本身能够呈现极其复杂和丰富的动力学行为，对其特性研究十分重要。在简介单模激光 Lorenz系统模型，其中包括模型的建立、动力学方程以及相应的系统特性等相关内容的基础上，编制 MATLAB程序，利用计算机仿真模拟不同参量下单模激光 Lorenz系统的相图。并结合仿真模拟的图像，对单模激光系统在不同参量下的动力学行为进行简单的分析与讨论。结果表明，当系统参数大于分支点处的取值时，系统变为不稳定的，从而进入混沌状态。
混沌 单模激光 Lorenz系统 相图 chaos single-mode laser Lorenz system phase map
1 College of Opto-electronic Science and Engineering, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
2 Institute of Space and Earth Information Science, The Chinese University of Hong Kong, Hong Kong 999077, China
Frontiers of Optoelectronics
2008, 1(3): 345
1 国防科学技术大学光电科学与工程学院, 长沙 410073
2 香港中文大学 太空与地球信息科学研究所, 香港
电子散斑干涉测量相位主值图含有大量的噪声,在对相位主值图进行解缠处理前,一般先要对其进行去噪处理。针对相位主值图的特点,提出一种利用条纹方向信息的等值线正余弦滤波方法。首先由相位主值图求取其方向图,进而得到条纹等值线窗口,最后对相位主值图在条纹等值线窗口内进行正余弦滤波。和已有的滤波方法相比,它具有优点:相位主值图中的跳变信息保持非常好;由于是在等相位线上进行滤波,对相位信息没有损伤;更好地消除相位主值图中的散斑噪声。模拟图实验和真实图实验均验证了该方法的有效性。
光学测量 电子散斑干涉测量 相移 相位主值图 滤波
利用激光云纹干涉法对Fe3Al/Q235异种材料真空扩散焊界面物理力学性能进行了研究,介绍了其实测试件的工作原理、实验技术,测得了U场V场原始条纹图,U场V场包络位相图,U场V场三维位移网络图.分析了实验结果,并对扩散焊界面的几何变形情况作力学分析,得到了其物理力学信息.对Fe3Al/Q235异种材料的应用具有重要的理论和实际意义.
云纹干涉法 裂纹/位移场 扩散焊 界面相结构 moire interferometry U V field diffracton Welding phase map
给出了三幅图像相移法实现散光等力线条纹自动分析的原理,论述了相移等力线方法用于三维应力场非破坏测量技术。对复合胶接结构界面三维应力问题进行了实验研究。实验表明,此方法可以精确、无损、快速得到所测结构的应力分量。
相移 等力线 位相图 三维应力场
