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。

为解决相位图在去噪过程中出现的散斑噪声残留和边缘纹理模糊问题,基于正余弦分解提出了一种自适应全变分去噪方法。首先,用正余弦函数将原始相位图分解成两幅相位图;然后用自适应全变分算法处理分解后的相位图;最后,通过反正切运算合成去噪后的相位图,以快速去除大量散斑噪声并保留图像的边缘信息。对去噪结果进行定量评价和分析表明,与其他降噪方法相比,本方法得到的图像峰值信噪比提高了2.0 dB,且结构相似度较高。同时可以自适应地选择参数,减少去噪后相位图的波动性,改善相位图的质量。

为了改进传统多尺度变换滤波在电子散斑干涉(ESPI)条纹图中去噪效果和边缘细节保护不理想问题, 提出改进非下采样轮廓波(NSCT)滤波算法。采用离散平稳小波变换和NSCT变换模型, 联合非线性扩散和改进的快速非局部均值滤波算法, 进行了理论分析和实验验证, 取得了将本文中算法应用于模拟和实验ESPI条纹图滤波效果定量分析的数据。结果表明, 本文中的算法在模拟ESPI条纹图和实验图相比其它算法散斑指数最小分别为0.41121, 0.38043, 0.35362, 对应峰值信噪比最大; 该算法在提升去噪能力的同时, 能够更好地恢复条纹细节信息。研究结果为以后应用多尺度变换滤波在ESPI条纹图打下了基础。

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。

针对目前光滑表面力学性能测试困难的情况, 建立了一种改进的数字激光散斑干涉测量系统。首先通过新的散斑干涉光路设计实现散斑照射, 同时采用空间载波傅里叶变换法, 对光滑零件加载变形的动态散斑干涉图像进行处理, 最后得到光滑表面的变形场分布情况。该方法不对被测表面进行任何处理, 可实现光滑表面的高精度全场变形测量。实验结果表明: 最大变形处为镜面板的中央, 测得最大变形量分别为1936、1861和1797 μm, 与中心变形预设值接近。该方法光路简单、测量方案切实可行, 能够实现光滑表面变形的快速动态测量。

结合正弦/余弦(sin/cos)滤波技术提出了依据散斑相位条纹图的条纹方向自动选取滤波窗口大小的自适应滤波法。通过计算散斑包裹相位条纹图的条纹方向,依据相位条纹方向自动选择合适的滤波窗口,对散斑包裹相位图的sin和cos变换图同时进行自适应均值滤波,再通过四象限反正切算法得到包裹相位条纹图。实验结果表明,该滤波法能有效保护条纹相位跳变信息,对于条纹密度变化较大且形状复杂的散斑包裹相位图,仍能进行有效的条纹滤波处理,滤波后的相位条纹图更逼近于原始条纹走向。

为了可以实现对炮体表面瞬态温度分布变化的实时监测, 同时克服传统瞬态高温测试仪器单点探测以及热惯性大等局限性, 设计了基于散斑干涉与光谱频域分析相结合的瞬态温度分布测试系统。 系统采用散斑干涉技术将炮体瞬态温度变化引发的微小形变转换成散斑干涉条纹, 再由傅氏变换完成干涉条纹形变到光谱分布的函数转换, 从而通过光谱分布函数反演任意采样时刻上的温度分布。 实验采用ZX-FB1型光纤测温仪测试单点位置上瞬态温度作为标准值, 再由555 nm激光器与面阵CCD采集散斑干涉条纹, 分别使用图像识别法与傅氏变换法完成干涉条纹与瞬态温度的算法匹配, 从而反演瞬态温度。 实验结果显示, 两种方法均能实现瞬态温度检测, 但基于傅氏变换频谱分析的散斑干涉法精度更高, 并且可以有效地克服由表面瑕疵、 漆面磨损等问题造成的粗大误差。

电子散斑干涉技术(ESPI)中，基于偏微分方程(PDE)的滤波模型是一种重要的滤波方法。偏微分方程滤波模型中的微分算符通常利用差分近似表示。给出了中心差分、九点差分、高阶差分三种不同的差分格式。以典型有效的方向二阶偏微分方程滤波模型为例，分别利用三种不同的差分格式近似滤波模型中的微分算符，通过模拟条纹图、相位图以及实验条纹图进行了分析研究，结果表明，对于密度变化特别大的条纹图，采用高阶差分格式能够更好地平衡高密度区域和稀疏密度区域的滤波效果，九点差分和中心差分格式需要使用均值滤波做进一步的处理，中心差分格式处理速度最快，高阶差分格式次之，九点差分格式则最慢。

电子散斑干涉技术(ESPI)测量物体变形时，初始载荷下采集的散斑图像呈现出粗宽分布，提出了一种基于径向基函数的粗宽条纹图滤波方法。介绍了基于径向基函数平滑插值的滤波原理，分析了该滤波方法的参数选取问题。通过模拟散斑条纹图与典型的方向二阶偏微分方程(PDE)滤波模型、窗傅里叶滤波(WFF)模型进行比较，该滤波方法获得的峰值信噪比(PSNR)高于其他两种方法，对低质量粗宽条纹图滤波效果良好。进一步利用该方法对一幅实验获得的散斑条纹图进行了滤波。以上研究结果表明，基于径向基函数平滑插值的滤波方法能够有效地对电子散斑干涉粗条纹图进行滤波处理。

介绍了偏微分方程(PDE)图像处理的基本原理,构造偏微分方程模型的变分法和常见的滤波模型,并给出常见滤波模型的能量泛函。回顾了近几年偏微分方程图像处理技术在电子散斑干涉(ESPI)条纹处理中的应用成果,包括应用偏微分方程图像处理方法同时实现电子散斑干涉条纹图和相位图的滤波和增强处理,提出用于密集电子散斑干涉条纹处理的方向偏微分方程模型及提取电子散斑干涉条纹骨架线的偏微分方程方法。介绍了这些方法与传统方法相比的优势,并进一步展望了偏微分方程图像处理在光测技术中的发展趋势。