针对激光散斑干涉图像在局部高密度噪声和拉线区域中,最小二乘解包裹算法存在过度平滑、迭代次数多和运行时间长等问题,提出一种新的算法。该算法基于散斑干涉图像近似服从周期性的抛物线分布的规律,首先采用两次矩阵变换,对噪声所在的坐标点进行锁定;继而利用掩模技术并结合二维离散余弦变换和Picard迭代方法,对噪声的传播进行抑制,从而获得平滑的图像。实验结果表明:激光散斑干涉测量对局部高密度噪声很敏感,经过平滑优化后,所提算法较传统最小二乘迭代算法具有更少的迭代次数和更短的计算时间,对单根拉线、单个噪声和变形干扰下的干涉测量的识别率高达96%,精度优于传统算法,具有很高的工程应用价值。

在散斑干涉测量中,散斑相位图存在大量散斑噪声,需要对其进行滤波处理。但是,目前存在的滤波评价指标不适用于对单一图像持续滤波过程的判断,难以实现滤波过程的自动化。提出一种基于平滑样条拟合的滤波评价方法,通过对滤波过程中相位图的相位分布进行平滑样条拟合并计算其均方根误差,实现对滤波效果的定量分析,以及对持续滤波过程中的图像滤波完成情况的判断,并采用散斑干涉测量中的实验图像对所提方法进行实验验证。实验结果表明,该方法能有效判断散斑相位图是否滤波完成。最后通过对该方法判断的滤波完成图像进行解包裹处理,进一步验证了该方法的有效性和普适性。

Noise reduction is one of the most exciting problems in electronic speckle pattern interferometry. We present a homomorphic partial differential equation filtering method for interferometry fringe patterns. The diffusion speed of the equation is determined based on the fringe density. We test the new method on the computer-simulated fringe pattern and experimentally obtain the fringe pattern, and evaluate its filtering performance. The qualitative and quantitative analysis shows that this technique can filter off the additive and multiplicative noise of the fringe patterns effectively, and avoid blurring high-density fringe. It is more capable of improving the quality of fringe patterns than the classical filtering methods.

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。

针对散斑噪声很难用常用的滤波方法进行滤除,在已有等值线滤波方法的基础上,提出一种更优的自适应窗口滤波方法。由于等值线窗口是在条纹方向图的基础上得到的,深入研究条纹方向的求取方法,提出了一种更为可靠的条纹方向求取算法,在得到高精度条纹方向的同时,还能估计出条纹的密度。使用等值线窗口技术,保持了窗口形状的自适应能力,然后利用对条纹密度的估计,根据条纹的宽度来确定滤波窗口的大小,实现了滤波窗口大小的自适应。最后,根据条纹方向和滤波后的图像可以直接得到条纹密度变化较大的单幅散斑图的相位结果。