激光散斑干涉圖像技術培訓卓力特光電儀器

激光散斑干涉圖像技術培訓卓力特光電儀器第一頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期一主要內容激光散斑簡介2全息散斑干涉和剪切散斑干涉3條紋圖后續(xù)處理第二頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期一激光散斑干涉第三頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期一散斑檢測與傳統(tǒng)應變片檢測比較第四頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期一光波的數(shù)學表達式：第五頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期一邁克爾遜干涉儀第六頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期一第七頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期一散斑干涉的應用力學、建筑工程和機械設計方面的應用：利用散斑位移和散斑干涉圖測量物體表面的形變和裂紋、損傷和應力分布在工業(yè)生產(chǎn)中的應用：利用對激光散斑的動態(tài)測量法測量生產(chǎn)線上工件及產(chǎn)品的移動速度3.在燃燒學和熱物理中的應用：利用激光散斑照相技術測量火焰的結構和溫度場的溫度分布4.在醫(yī)學研究中的應用：非侵入的測量皮膚下的微循環(huán)的速度。測量心臟的心動圖。利用主觀散斑的運動規(guī)律對人眼進行主觀驗光5.天文學測量中的應用：利用星體斑紋干涉術可以克服大氣擾動的影響獲得高分辨率的圖像6.利用散斑進行光學圖像處理：例如圖像相減等第八頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期一全息散斑測量面內位移圖測量面外位移第九頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期一兩幅散斑圖相減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。每個條紋對應著一個波長的變化量，通過數(shù)條紋級數(shù)大體上得到物體的變形量。缺點：不能精確到具體的相位角變化。第十頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期一ESPI四步相移法第十一頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期一四步相移法相移技術由原來的計量條紋的級數(shù)發(fā)展為計量條紋的位相使測量精度大大提高第十二頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期一剪切散斑電子剪切散斑干涉測量技術是以激光散斑作為被測化信息的載體，利用被測物體在受激光照射后產(chǎn)生干涉散斑場的相關條紋來檢測相位變化。利用圖像傳感器和精確的相移技術，將變化過程中的光學信息實時地記錄下來，由計算機軟件處理后顯示干涉條紋圖，通過數(shù)值計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)生兩個像，這兩個像之間有一個錯位（稱為剪切量），當物面用相干光照明時，這兩個像的重疊部分將發(fā)生干涉。第十三頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期一剪切散斑的應用1廣泛用于物體振動測量、輪廓測量和模態(tài)分析2用于測量高溫物體的位移和熱變形3在無損檢測方面也取得了很多成功的應用第十四頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期一全息散斑和剪切散斑比較全息散斑主要用來測量物體的三維變形，可以定量的測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，主要用來檢測物體是否有缺陷，無法定量的檢測物體的具體變形量，只可定性。第十五頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期一全息散斑與剪切散斑比較第十六頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期一散斑條紋圖處理應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生成的相移圖進行解包裹處理。由于得到的相移圖像具有很多噪聲，還應該對圖像進行濾波處理。濾波：均值濾波中值濾波相位濾波傅里葉變換濾波第十七頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期一均值濾波和中值濾波

均值濾波：用一個像素鄰域內各個像素灰度均值來代替該像素的灰度值。中值濾波：用一個像素鄰域內各個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，但丟失很多邊緣的高頻信號，中值濾波可以很好的保留邊緣信號，但比較耗時且平滑效果不好。原始圖像均值濾波后的圖像中值濾波后的圖像第十八頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期一相位濾波

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行加權濾波，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。第十九頁，共二十一頁，編輯于2023年，星期一傅里葉濾波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)增強后的圖像1.用(-1)x+y乘以輸入圖像進行中心變換。2.由(1)計算圖像的DFT，即F(u,v)。3.用濾波器函數(shù)H(u,v)乘以F(u,v)。4.計算(3)中結果的反DFT。5.得到(4)中結果的實部。