隆军 1,2蔡萍 1,2,*潘淑媛 1,2刘持越 1,2闫浩 1,2
作者单位
摘要
1 上海交通大学 电子信息与电气工程学院,上海 200240
2 上海智能诊疗仪器工程技术研究中心,上海 200240
在数字散斑干涉测量中,对于给定尺寸的CCD,很难在不影响形变测量横向分辨率的情况下扩大视野。针对该问题,提出了一种在不影响横向分辨率的情况下拼接多个子图像相位以扩大视野的方法。设计并搭建了一套多CCD实验装置来获取多个子图像。利用重叠区域解包裹后的相位图估计相邻子图像之间的相对位置并补偿相位偏差,实现正确的相位拼接。为了使用尽可能少的CCD获得尽可能大的视野,分析了重叠区域大小对拼接效果的影响。权衡视野和精度,重叠区域的最佳尺寸约为10%。所提方法在只使用两个CCD的条件下实现了视野从5.5 cm×4 cm扩大到10 cm×4 cm。拼接前后重叠区域的最大相对误差小于1%,证明了该方法的有效性。此外,还比较了所提方法与单CCD的形变测量均方根误差(RMSE)。结果表明,提出的方法具有与单CCD形变测量接近的测量精度。
数字散斑干涉 相位拼接 相位偏差 形变测量 多CCD Digital speckle pattern interferometry Phase stitching Phase errors Deformation measurement Multi-CCDs 
光子学报
2022, 51(4): 0412003
作者单位
摘要
北京信息科技大学 仪器科学与光电工程学院, 北京 100192
为了满足无损检测中复合材料在复杂载荷下多参数变量评估的需求,提出了一种基于光路复用的双功能数字散斑干涉系统,能够同时实现数字散斑干涉和数字剪切散斑干涉测量功能.通过控制其中一个反射镜-波片组合,当该组合离位时,构成数字散斑干涉测量光路,实现离面位移测量;当该组合在位时,构成数字剪切散斑干涉测量光路,实现离面位移空间梯度的测量.测量过程中只需简单切换该组合的位置就可以实现单次加载下被测物体表面离面位移及其空间梯度的同时测量.该系统光路结构简单、切换效率高,能够同时获得高质量的位移及空间梯度测量结果.实验证明,双功能数字散斑干涉系统既具备高抗干扰能力,又具备高灵敏度测试能力,适合复合材料无损检测现场使用.
散斑干涉术 多功能数字散斑干涉 光路复用 剪切散斑干涉 位移测量 空间梯度测量 无损检测 Speckle pattern interferometry Multi-function digital speckle pattern interferometry Optical multiplexing Shearography Displacement measurement Slope measurement Non-destructive testing 
光子学报
2020, 49(6): 0612002
作者单位
摘要
北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院, 北京 100192
传统空间载波型数字散斑干涉技术(SC-DSPI)由于光路结构的限制,视场角很小,导致单次测量面积有限。提出一种大视角SC-DSPI光路,在传统SC-DSPI光路基础上增加4F光学系统进行图像传递,使得光路能够应用短焦镜头进行成像,以扩大测量视场角,从而实现大视场测量。实验结果表明,当测量距离为310 mm时,所提大视场SC-DSPI系统能够实现直径为180 mm物体的全场变形测量,且所得到的相位图质量高,测量效果良好。
测量 数字散斑干涉 空间载波 数字全息干涉 4F光学系统 大视场 变形测量 
中国激光
2020, 47(9): 0904001
作者单位
摘要
合肥工业大学 仪器科学与光电工程学院,安徽 合肥 230009
三维变形可以转换为应力/应变分布,是材料性能测试和结构可靠性分析的关键参数。在众多三维变形测量技术中,数字散斑干涉技术可以高精度地测量三维变形信息,在航空航天、汽车、先进制造、土木工程和生物医学等行业发挥着十分重要的作用。从散斑干涉基本原理出发,详细介绍了几类三维变形散斑干涉测量技术,并分析比较各类方法的优缺点;同时介绍了散斑干涉三维变形测量技术的国内外研究进展和最新应用;最后展望了散斑干涉三维变形测量技术在动态同步测量、测量系统简化以及应用范围扩宽等方面的发展趋势。
数字散斑干涉 三维变形测量 面内面外测量 多面外测量 digital speckle pattern interferometry three-dimensional deformation measurement in-plane and out-of-plane measurement multiple out-of-plane measurement 
应用光学
2020, 41(4): 681
作者单位
摘要
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 
光学 精密工程
2018, 26(4): 936
作者单位
摘要
合肥工业大学 仪器科学与光电工程学院, 安徽 合肥 230009
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。
光滑表面 数字散斑干涉技术 傅里叶变换法 毛玻璃 变形测量 smooth surface digital speckle pattern interferometry Fourier transform method frosted glass deformation measurement 
中国光学
2018, 11(2): 248
作者单位
摘要
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 100192
3 奥克兰大学 机械工程系, 罗切斯特 48309
采用CCD相机采集物体变形前后的散斑图片, 利用一维经验小波变换对散斑图片进行逐行分解, 获得一系列的固有分量. 根据分解后分量的核概率密度函数提出基于核概率密度的自适应降噪法, 去除噪声干扰, 提取跟变形信息相关的分量并重构, 利用重构后的每一行获得变形前后重构散斑图. 采用Hilbert法计算重构后散斑图的相位, 对变形前后散斑图相位进行相减, 根据相位差进行解包裹获得物体表面变形信息.实验结果表明该方法能够有效地对物体表面变形进行测量, 且测量精度较经验模态分解提高4倍.
数字散斑干涉 相位提取 经验小波变换 表面变形 核概率密度估计 Digital speckle pattern interferometry Phase retrieval Empirical wavelet transform Surface deformation Kernel probability density 
光子学报
2018, 47(3): 0312001
作者单位
摘要
东华大学理学院, 上海 201620
基于数字散斑干涉(Digital Speckle Pattern Interferometry, DSPI)成像原理,提出了一种利用空间相位移技术的材料三维变形检测系统。并以薄铝板为测试材料,在固定点机械受力条件下进行了热膨胀变形测试实验。通过对检测系统进行坐标标定和不同传感器图像间的相关运算,获取三个不同视觉方向图像之间各像素的匹配关系,然后对匹配好的图像进行滤波和解包裹处理,从而可解析出物体在形变过程中X、Y、Z 三个方向的位移。结果表明所提出的方法可为非结构化环境下材料表面三维应变高精度检测提供了一种有效的方法。
数字散斑干涉 图像相关 空间相位移 同步采集 三维变形测量 digital speckle pattern interferometry image correlation spatial phase-shift synchronous acquisition three-dimensional deformation measurement 
光学与光电技术
2017, 15(6): 41
作者单位
摘要
1 北京信息科技大学 仪器科学与光电工程学院, 北京 100192
2 奥克兰大学 机械工程系, 美国密西根州罗彻斯特市 48309
在实际工程应用中, 对材料形貌和结构变形等参量的检测是必不可少的, 而且往往需要进行多参量同时测量。针对该背景, 采用数字散斑干涉与数字条纹投影相结合的测量方法,设计了一种集成光路, 通过在数字散斑干涉实验光路中引入一个投影设备, 实现物体表面形貌和微变形的同时测量。所提出的方法具有全场非接触测量的优点, 且测量光路简单、操作方便、效率高、可靠性强。该方法的形貌测量分辨率优于10 μm, 形变测量分辨率优于30 nm。
数字散斑干涉 数字条纹投影 形貌 微变形 digital speckle pattern interferometry digital fringe projection contour micro deformation 
应用光学
2017, 38(1): 67
作者单位
摘要
1 合肥工业大学 仪器科学与光电工程学院, 合肥 230009
2 美国奥克兰大学 机械工程系, 罗切斯特 48309
针对传统数字散斑干涉难以实现简便快速的动态测量的问题, 本文提出一种基于偏转角的空间载波相位检测技术。该方法根据散斑干涉测量中反射镜的偏转实现空间载波, 物光与偏转参考光干涉形成干涉光场, 记录了载波信息。干涉光照射到CCD 靶面, 采用CCD 阵列上相邻三个像素计算得到光干涉场的相位信息, 从而通过单幅散斑干涉图像解算光干涉场的相位信息。实验结果表明, 与传统的相位检测技术相比节省了测量和计算时间, 简化了测量系统结构, 算法相对简单, 达到快速相位检测的目的。
偏转角 空间载波 时间相移 相位测量 数字散斑干涉 deflection angle spatial carrier time phase shift phase detection digital speckle interferometry 
光电工程
2015, 42(3): 39

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