针对数字剪切散斑干涉技术在检测过程中得到的包裹相位图中存在噪声干扰的问题，本文提出了一种基于同态滤波的正余弦全变分融合降噪的激光散斑图像噪声抑制方法。首先对同态滤波后的包裹相位图进行正余弦分解，然后在分解的基础上通过全变分滤波来抑制噪声，最终通过散斑抑制指数的变化自适应地判断滤波是否完成。通过仿真与实验对所提方法的有效性进行了验证。首先向仿真包裹相位图中添加噪声并采用所提方法进行噪声抑制，根据散斑抑制指数验证所提方法的可行性；然后对预制缺陷的复合材料试件进行检测，并采用所提方法进行噪声抑制；最后通过散斑抑制指数和相位展开结果对所提方法的滤波效果进行验证。结果表明：采用所提方法得到的散斑抑制指数相较于传统的正余弦全变分滤波方法约降低了10.7%，同时有效地保护了相位信息不被破坏。

为了精确、实时地测量物体表面的动态形变,提出了基于狭缝光阑的空间载波剪切散斑干涉系统.该系统通过倾斜迈克尔逊干涉仪的一个平面镜来产生剪切量和载波频率,实现空间频谱的移动;采用一个可调节的狭缝光阑控制散斑大小和空间频谱宽度.基于傅里叶变换与反变换在空间频率域上提取所需的频谱并计算相位图,最后通过一幅干涉条纹图得到相位分布信息.采用该系统对一个中心加载、四周固支的薄铝板进行了动态测量,分析了光学系统参数对测量结果的影响.结果表明,采用像素尺寸为4.65 μm×4.65 μm的高分辨率相机,焦距为8 mm的成像镜头,设置剪切量为25 mm,狭缝光阑X方向的尺寸为1 mm时,可得到高质量的剪切散斑相位图.该方法可以在25 frame/s 的采集速度下,以43.6°的视场角实现动态形变的测量,可测形变峰值为0.5~30 μm.

由于采用剪切散斑干涉术测量离面应变和面内应变都与剪切量有关，所以剪切量的测量精度决定了应变场分布测量的准确性。本文论述了公式法、成像法、莫尔条纹法和相关法等4种剪切量测量法的测量原理，定性分析了它们的测量范围。搭建了一套剪切量测量系统，利用成像法、莫尔条纹法、相关法测量剪切散斑系统的剪切量，并以公式法计算的结果为准，比较其他3种方法的测量结果。结果表明：剪切量>3 mm时，利用相关法测量具有较高的测量精度; 剪切量<3 mm时，莫尔条纹法测量效果会更好。因此，实际应用中，应该先根据实际测量条件估算剪切量的大致范围，然后依据估算范围选择合适的测量方法。

提出了一种用于振动研究的方法――频闪剪切散斑干涉照相法。该方法由于采用了剪切镜,能得到较为精确的散斑剪切图,提高了测量的精度,是一种用于振动研究较为理想的散斑照相的新方法。讨论了频闪剪切散斑干涉术的基本原理,给出了频闪剪切散斑图的全场分析的平均光强分析的解析式,并给出了实验结果。理论和实验都表明频闪剪切散斑干涉照相法要优于时间平均剪切散斑干涉照相法。该方法在全场滤波分析时,能给出任一瞬时物体振动信息,得到清晰的、高衬比的全场干涉条纹图,是一种实用可行的方法。

分析了数字剪切散斑干涉条纹图的形成理论,并获得了条纹亮度与摄象机数值孔径等参数的精确关系式.从理论分析和实验验证均得出在采用小的摄象机数值孔径和3 mW He-Ne激光器的情况下,仍可获得比较满意的数字剪切散斑干涉条纹图.理论工作及其结论对于进行数字剪切散斑干涉实验的最佳参数选择具有指导作用.

本文用统计光学方法分析了剪切散斑图的成象过程;散斑图的频谱分布以及全场滤波干涉条纹的形成.发现剪切散斑干涉条纹不仅与三维位移微分有关,而且与面内位移量有关.在此基础上又讨论了影响干涉条纹质量的有关因素,并作了实验验证.