1、激光散斑干涉圖像技術培訓卓力特光電儀器第1頁，共21頁，2022年，5月20日，13點42分，星期四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 條紋圖后續處理第2頁，共21頁，2022年，5月20日，13點42分，星期四激光散斑干涉第3頁，共21頁，2022年，5月20日，13點42分，星期四散斑檢測與傳統應變片檢測比較第4頁，共21頁，2022年，5月20日，13點42分，星期四光波的數學表達式：第5頁，共21頁，2022年，5月20日，13點42分，星期四邁克爾遜干涉儀第6頁，共21頁，2022年，5月20日，13點42分，星期四第7頁，共21頁，2022年，5月20日，13點4

2、2分，星期四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生產中的應用：利用對激光散斑的動態測量法測量生產線上工件及產品的移動速度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. 在醫學研究中的應用：非侵入的測量皮膚下的微循環的速度。測量心臟的心動圖。利用主觀散斑的運動規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8頁，共21頁，2022年，5月20日，13點42分，星期四全

3、息散斑測量面內位移圖測量面外位移第9頁，共21頁，2022年，5月20日，13點42分，星期四兩幅散斑圖相減 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，通過數條紋級數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10頁，共21頁，2022年，5月20日，13點42分，星期四 ESPI四步相移法第11頁，共21頁，2022年，5月20日，13點42分，星期四四步相移法相移技術由原來的計量條紋的級數發展為計量條紋的位相使測量精度大大提高第12頁，共21頁，2022年，5月20日，13點42分，星期四剪切散斑 電子剪切散斑干

4、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生干涉。第13頁，共21頁，2022年，5月20日，13點42分，星期四剪切散斑的應用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14頁，共21頁，20

5、22年，5月20日，13點42分，星期四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15頁，共21頁，2022年，5月20日，13點42分，星期四全息散斑與剪切散斑比較第16頁，共21頁，2022年，5月20日，13點42分，星期四散斑條紋圖處理 應用四步相移法所生成的圖像被包裹在-, 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

6、濾波 傅里葉變換濾波第17頁，共21頁，2022年，5月20日，13點42分，星期四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18頁，共21頁，2022年，5月20日，13點42分，星期四相位濾波 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19頁，共21頁，2022年，5月20日，13點42分，星期四傅里葉濾波f(x,y)輸入 圖像前處理傅里葉變換濾波函數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。6.用(-1)x+y