激光散斑干涉圖像完整版課件

激光散斑干預(yù)圖像激光散斑干預(yù)圖像1主要內(nèi)容激光散斑簡(jiǎn)介任亞忠2全息散斑干預(yù)和剪切散斑干預(yù)卜偉華3條紋圖后續(xù)處理孫建飛主要內(nèi)容激光散斑簡(jiǎn)介2激光散斑干預(yù)激光散斑干預(yù)3散斑檢測(cè)與傳統(tǒng)應(yīng)變片檢測(cè)比較散斑檢測(cè)與傳統(tǒng)應(yīng)變片檢測(cè)比較4光波的數(shù)學(xué)表達(dá)式：光波的數(shù)學(xué)表達(dá)式：5剪切干涉就是采取某種光在像面上產(chǎn)得到(4)中結(jié)果的實(shí)部。將得到的正弦圖和余弦圖分別進(jìn)行加權(quán)濾波，再將濾波后的正余弦圖像合并成一幅圖。全息散斑和剪切散斑比較由原來的計(jì)量條紋的級(jí)數(shù)發(fā)展為計(jì)量條紋的位相使測(cè)量精度大大提高全息散斑主要用來測(cè)量物體的三維變形，可以定量的測(cè)出物體的具體的變形量；利用散斑進(jìn)展光學(xué)圖像處理：例如圖像相減等比較：均值濾波的平滑性較好，但喪失很多邊緣的高頻信號(hào)，中值濾波可以很好的保存邊緣信號(hào)，但比較耗時(shí)且平滑效果不好。用(-1)x+y乘以輸入圖像進(jìn)行中心變換。用(-1)x+y乘以(5)中的結(jié)果天文學(xué)測(cè)量中的應(yīng)用：利用星體斑紋干預(yù)術(shù)可以抑制大氣擾動(dòng)的影響獲得高分辨率的圖像廣泛用于物體振動(dòng)測(cè)量、輪廓測(cè)量和模態(tài)分析應(yīng)用四步相移法所生成的圖像被包裹在[-π,π]之間，所以要得到物體的具體變形量就必須對(duì)生成的相移圖進(jìn)行解包裹處理。散斑檢測(cè)與傳統(tǒng)應(yīng)變片檢測(cè)比較濾波：均值濾波由原來的計(jì)量條紋的級(jí)數(shù)發(fā)展為計(jì)量條紋的位相使測(cè)量精度大大提高天文學(xué)測(cè)量中的應(yīng)用：利用星體斑紋干預(yù)術(shù)可以抑制大氣擾動(dòng)的影響獲得高分辨率的圖像中值濾波邁克爾遜干涉儀剪切干涉就是采取某種光在像面上產(chǎn)邁克爾遜干涉儀6激光散斑干涉圖像完整版課件7散斑干預(yù)的應(yīng)用力學(xué)、建筑工程和機(jī)械設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用：利用散斑位移和散斑干預(yù)圖測(cè)量物體外表的形變和裂紋、損傷和應(yīng)力分布在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用：利用對(duì)激光散斑的動(dòng)態(tài)測(cè)量法測(cè)量生產(chǎn)線上工件及產(chǎn)品的移動(dòng)速度3.在燃燒學(xué)和熱物理中的應(yīng)用：利用激光散斑照相技術(shù)測(cè)量火焰的構(gòu)造和溫度場(chǎng)的溫度分布4.在醫(yī)學(xué)研究中的應(yīng)用：非侵入的測(cè)量皮膚下的微循環(huán)的速度。測(cè)量心臟的心動(dòng)圖。利用主觀散斑的運(yùn)動(dòng)規(guī)律對(duì)人眼進(jìn)展主觀驗(yàn)光5.天文學(xué)測(cè)量中的應(yīng)用：利用星體斑紋干預(yù)術(shù)可以抑制大氣擾動(dòng)的影響獲得高分辨率的圖像6.利用散斑進(jìn)展光學(xué)圖像處理：例如圖像相減等散斑干預(yù)的應(yīng)用力學(xué)、建筑工程和機(jī)械設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用：利用散斑位8全息散斑測(cè)量面內(nèi)位移圖測(cè)量面外位移全息散斑測(cè)量面內(nèi)位移圖測(cè)量面外位移9兩幅散斑圖相減I是變形前拍的一幅圖，I’是變形后拍的圖片，Id為兩幅圖相減得到的圖片。每個(gè)條紋對(duì)應(yīng)著一個(gè)波長(zhǎng)的變化量，通過數(shù)條紋級(jí)數(shù)大體上得到物體的變形量。缺點(diǎn)：不能精確到具體的相位角變化。兩幅散斑圖相減I是變形前拍的一幅圖，I’是變形10ESPI四步相移法ESPI四步相移法11四步相移法相移技術(shù)由原來的計(jì)量條紋的級(jí)數(shù)發(fā)展為計(jì)量條紋的位相使測(cè)量精度大大提高四步相移法相移技術(shù)由原來的計(jì)量條紋的級(jí)數(shù)發(fā)展為計(jì)量條紋的位相12剪切散斑電子剪切散斑干涉測(cè)量技術(shù)是以激光散斑作為被測(cè)化信息的載體，利用被測(cè)物體在受激光照射后產(chǎn)生干涉散斑場(chǎng)的相關(guān)條紋來檢測(cè)相位變化。利用圖像傳感器和精確的相移技術(shù)，將變化過程中的光學(xué)信息實(shí)時(shí)地記錄下來，由計(jì)算機(jī)軟件處理后顯示干涉條紋圖，通過數(shù)值計(jì)算將這些條紋解析為熟知的物理量剪切干涉就是采取某種光在像面上產(chǎn)生兩個(gè)像，這兩個(gè)像之間有一個(gè)錯(cuò)位（稱為剪切量），當(dāng)物面用相干光照明時(shí)，這兩個(gè)像的重疊部分將發(fā)生干涉。剪切散斑電子剪切散斑干涉測(cè)量技術(shù)是以激光散斑作為13剪切散斑的應(yīng)用1廣泛用于物體振動(dòng)測(cè)量、輪廓測(cè)量和模態(tài)分析2用于測(cè)量高溫物體的位移和熱變形3在無損檢測(cè)方面也取得了很多成功的應(yīng)用剪切散斑的應(yīng)用1廣泛用于物體振動(dòng)測(cè)量、輪廓測(cè)量和模態(tài)分析2用14全息散斑和剪切散斑比較全息散斑主要用來測(cè)量物體的三維變形，可以定量的測(cè)出物體的具體的變形量；剪切散斑出現(xiàn)的條紋圖是蝴蝶型的，主要用來檢測(cè)物體是否有缺陷，無法定量的檢測(cè)物體的具體變形量，只可定性。全息散斑和剪切散斑比較全息散斑主要用來測(cè)量物體的15全息散斑與剪切散斑比較全息散斑與剪切散斑比較16散斑條紋圖處理應(yīng)用四步相移法所生成的圖像被包裹在[-π,π]之間，所以要得到物體的具體變形量就必須對(duì)生成的相移圖進(jìn)行解包裹處理。由于得到的相移圖像具有很多噪聲，還應(yīng)該對(duì)圖像進(jìn)行濾波處理。濾波：均值濾波中值濾波相位濾波傅里葉變換濾波散斑條紋圖處理應(yīng)用四步相移法所生成的圖像被包17均值濾波和中值濾波均值濾波：用一個(gè)像素鄰域內(nèi)各個(gè)像素灰度均值來代替該像素的灰度值。中值濾波：用一個(gè)像素鄰域內(nèi)各個(gè)像素灰度的中間值來代替該像素的灰度值。比較：均值濾波的平滑性較好，但喪失很多邊緣的高頻信號(hào)，中值濾波可以很好的保存邊緣信號(hào)，但比較耗時(shí)且平滑效果不好。原始圖像均值濾波后的圖像中值濾波后的圖像均值濾波和中值濾波均值濾波：用一個(gè)像素鄰域內(nèi)各個(gè)像素灰18相位濾波

理想的包裹相位圖沿水平方向的灰度值的分布是一種鋸齒形分布，為了保存分布中的跳變信息，先將其轉(zhuǎn)換成正余弦分布的兩幅圖像。將得到的正弦圖和余弦圖分別進(jìn)行加權(quán)濾波，再將濾波后的正余弦圖像合并成一幅圖。左下圖為相位濾波后的圖像，明顯的感覺比較平滑且邊緣效果保持的較好。相位濾波理想的包裹相位圖沿水平方向的灰度值的分布是一19傅里葉濾波f(x,y)輸入圖像前處理傅里葉變換濾波函數(shù)H(u,v)傅里葉反變換后處理g(x,y)增強(qiáng)后的圖像1.用(-1)x+y乘以輸入圖像進(jìn)行中心變換。2.由(1)計(jì)算圖像的DFT，即F(u,v)。3.用濾波器函數(shù)H(u,v)乘以F(u,v)。4.計(jì)算(3)中結(jié)果的反DFT。5.得到(4)中結(jié)果的實(shí)部。6.用(-1)x+y乘以(5)中的結(jié)果F(u,v)H(u,v)F(u,v)頻域的濾波基礎(chǔ)：傅里葉濾波f(x,y)輸入前處理傅里葉變換濾波函數(shù)H(u,v20散斑干預(yù)的圖像處理散斑干預(yù)的圖像處理21謝謝謝謝22激光散斑干涉圖像完整版課件23激光散斑干預(yù)圖像激光散斑干預(yù)圖像24主要內(nèi)容激光散斑簡(jiǎn)介任亞忠2全息散斑干預(yù)和剪切散斑干預(yù)卜偉華3條紋圖后續(xù)處理孫建飛主要內(nèi)容激光散斑簡(jiǎn)介25激光散斑干預(yù)激光散斑干預(yù)26散斑檢測(cè)與傳統(tǒng)應(yīng)變片檢測(cè)比較散斑檢測(cè)與傳統(tǒng)應(yīng)變片檢測(cè)比較27光波的數(shù)學(xué)表達(dá)式：光波的數(shù)學(xué)表達(dá)式：28剪切干涉就是采取某種光在像面上產(chǎn)得到(4)中結(jié)果的實(shí)部。將得到的正弦圖和余弦圖分別進(jìn)行加權(quán)濾波，再將濾波后的正余弦圖像合并成一幅圖。全息散斑和剪切散斑比較由原來的計(jì)量條紋的級(jí)數(shù)發(fā)展為計(jì)量條紋的位相使測(cè)量精度大大提高全息散斑主要用來測(cè)量物體的三維變形，可以定量的測(cè)出物體的具體的變形量；利用散斑進(jìn)展光學(xué)圖像處理：例如圖像相減等比較：均值濾波的平滑性較好，但喪失很多邊緣的高頻信號(hào)，中值濾波可以很好的保存邊緣信號(hào)，但比較耗時(shí)且平滑效果不好。用(-1)x+y乘以輸入圖像進(jìn)行中心變換。用(-1)x+y乘以(5)中的結(jié)果天文學(xué)測(cè)量中的應(yīng)用：利用星體斑紋干預(yù)術(shù)可以抑制大氣擾動(dòng)的影響獲得高分辨率的圖像廣泛用于物體振動(dòng)測(cè)量、輪廓測(cè)量和模態(tài)分析應(yīng)用四步相移法所生成的圖像被包裹在[-π,π]之間，所以要得到物體的具體變形量就必須對(duì)生成的相移圖進(jìn)行解包裹處理。散斑檢測(cè)與傳統(tǒng)應(yīng)變片檢測(cè)比較濾波：均值濾波由原來的計(jì)量條紋的級(jí)數(shù)發(fā)展為計(jì)量條紋的位相使測(cè)量精度大大提高天文學(xué)測(cè)量中的應(yīng)用：利用星體斑紋干預(yù)術(shù)可以抑制大氣擾動(dòng)的影響獲得高分辨率的圖像中值濾波邁克爾遜干涉儀剪切干涉就是采取某種光在像面上產(chǎn)邁克爾遜干涉儀29激光散斑干涉圖像完整版課件30散斑干預(yù)的應(yīng)用力學(xué)、建筑工程和機(jī)械設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用：利用散斑位移和散斑干預(yù)圖測(cè)量物體外表的形變和裂紋、損傷和應(yīng)力分布在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用：利用對(duì)激光散斑的動(dòng)態(tài)測(cè)量法測(cè)量生產(chǎn)線上工件及產(chǎn)品的移動(dòng)速度3.在燃燒學(xué)和熱物理中的應(yīng)用：利用激光散斑照相技術(shù)測(cè)量火焰的構(gòu)造和溫度場(chǎng)的溫度分布4.在醫(yī)學(xué)研究中的應(yīng)用：非侵入的測(cè)量皮膚下的微循環(huán)的速度。測(cè)量心臟的心動(dòng)圖。利用主觀散斑的運(yùn)動(dòng)規(guī)律對(duì)人眼進(jìn)展主觀驗(yàn)光5.天文學(xué)測(cè)量中的應(yīng)用：利用星體斑紋干預(yù)術(shù)可以抑制大氣擾動(dòng)的影響獲得高分辨率的圖像6.利用散斑進(jìn)展光學(xué)圖像處理：例如圖像相減等散斑干預(yù)的應(yīng)用力學(xué)、建筑工程和機(jī)械設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用：利用散斑位31全息散斑測(cè)量面內(nèi)位移圖測(cè)量面外位移全息散斑測(cè)量面內(nèi)位移圖測(cè)量面外位移32兩幅散斑圖相減I是變形前拍的一幅圖，I’是變形后拍的圖片，Id為兩幅圖相減得到的圖片。每個(gè)條紋對(duì)應(yīng)著一個(gè)波長(zhǎng)的變化量，通過數(shù)條紋級(jí)數(shù)大體上得到物體的變形量。缺點(diǎn)：不能精確到具體的相位角變化。兩幅散斑圖相減I是變形前拍的一幅圖，I’是變形33ESPI四步相移法ESPI四步相移法34四步相移法相移技術(shù)由原來的計(jì)量條紋的級(jí)數(shù)發(fā)展為計(jì)量條紋的位相使測(cè)量精度大大提高四步相移法相移技術(shù)由原來的計(jì)量條紋的級(jí)數(shù)發(fā)展為計(jì)量條紋的位相35剪切散斑電子剪切散斑干涉測(cè)量技術(shù)是以激光散斑作為被測(cè)化信息的載體，利用被測(cè)物體在受激光照射后產(chǎn)生干涉散斑場(chǎng)的相關(guān)條紋來檢測(cè)相位變化。利用圖像傳感器和精確的相移技術(shù)，將變化過程中的光學(xué)信息實(shí)時(shí)地記錄下來，由計(jì)算機(jī)軟件處理后顯示干涉條紋圖，通過數(shù)值計(jì)算將這些條紋解析為熟知的物理量剪切干涉就是采取某種光在像面上產(chǎn)生兩個(gè)像，這兩個(gè)像之間有一個(gè)錯(cuò)位（稱為剪切量），當(dāng)物面用相干光照明時(shí)，這兩個(gè)像的重疊部分將發(fā)生干涉。剪切散斑電子剪切散斑干涉測(cè)量技術(shù)是以激光散斑作為36剪切散斑的應(yīng)用1廣泛用于物體振動(dòng)測(cè)量、輪廓測(cè)量和模態(tài)分析2用于測(cè)量高溫物體的位移和熱變形3在無損檢測(cè)方面也取得了很多成功的應(yīng)用剪切散斑的應(yīng)用1廣泛用于物體振動(dòng)測(cè)量、輪廓測(cè)量和模態(tài)分析2用37全息散斑和剪切散斑比較全息散斑主要用來測(cè)量物體的三維變形，可以定量的測(cè)出物體的具體的變形量；剪切散斑出現(xiàn)的條紋圖是蝴蝶型的，主要用來檢測(cè)物體是否有缺陷，無法定量的檢測(cè)物體的具體變形量，只可定性。全息散斑和剪切散斑比較全息散斑主要用來測(cè)量物體的38全息散斑與剪切散斑比較全息散斑與剪切散斑比較39散斑條紋圖處理應(yīng)用四步相移法所生成的圖像被包裹在[-π,π]之間，所以要得到物體的具體變形量就必須對(duì)生成的相移圖進(jìn)行解包裹處理。由于得到的相移圖像具有很多噪聲，還應(yīng)該對(duì)圖像進(jìn)行濾波處理。濾波：均值濾波中值濾波相位濾波傅里葉變換濾波散斑條紋圖處理應(yīng)用四步相移法所生成的圖像被包40均值濾波和中值濾波均值濾波：用一個(gè)像素鄰域內(nèi)各個(gè)像素灰度均值來代替該像素的灰度值。中值濾波：用一個(gè)像素鄰域內(nèi)各個(gè)像素灰度的中間值來代替該像素的灰度值。比較：均值濾波的平滑性較好，但喪失很多邊緣的高頻信號(hào)，中值濾波可以很好的保存邊緣信號(hào)，但比較耗時(shí)且平滑效果不好。原始圖像均值濾波后的圖像中值濾波后的圖像均值濾波和中值濾波均值濾波：用一個(gè)像素鄰域內(nèi)各個(gè)像素灰41相位濾波

理想的包裹相位圖沿水平方向的灰度值的分布是一種鋸齒形分布，為了保存分布中的跳變信息，先將其轉(zhuǎn)換成正余弦分布的兩幅圖像。將得到的正弦圖和余弦圖分別進(jìn)行加權(quán)濾波，再將濾波后的正余弦圖像合并成一幅圖。左下圖為相位濾波后的圖像，明顯的感覺比較平滑且邊緣效果保持的較好。相位濾波理想的包裹相位圖沿水平方向的灰度值的分布是一42傅里葉濾波f(x,y)輸入圖像前處理