[发明专利]一种基于小波变换的莫尔条纹信息提取方法

说明书

本发明公开了一种基于小波变换的莫尔条纹信息提取方法，包括如下步骤：步骤1：对一级滤波下的莫尔条纹光场强度进行预处理，推导出莫尔条纹相位的表达式；步骤2：对莫尔条纹光强运用伽柏小波变换；步骤3：根据莫尔条纹光强表达式，采用伽柏小波滤波器对莫尔条纹图像滤波；步骤4：对莫尔条纹光强进行卷积，得到主幅角；将步骤1中的莫尔条纹相位与主幅角表达式联立，以获取伽柏小波变换方法提取的莫尔条纹相位；步骤5：用多重网格法对步骤4得到的莫尔条纹相位进行相位解包。本发明的一种基于小波变换的莫尔条纹信息提取方法，莫尔条纹相位信息整体上更加平滑，能够有效减少噪点数，轮廓更加清晰，高精度且操作简便。

技术领域

本发明涉及一种基于小波变换提取莫尔条纹相位信息的方法，属于光学测量技术领域。

背景技术

莫尔层析技术作为光学计算机层析技术的一个分支，具有实时、稳定和非接触等优点，在流场检测方面具有广泛应用。在利用莫尔层析技术对高温复杂流场的关键参数进行测量时，为了保证测量精度，需要尽量确保条纹相位信息提取的精度。到目前为止，实际测量中采用傅里叶变换法进行莫尔条纹相位信息提取的情况更加普遍。因此，寻找一种更加简单、精确的条纹相位信息提取方法对莫尔层析技术用于流场测量领域有着重要的意义。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供一种高精度且易于实现的基于小波变换的莫尔条纹相位信息提取的方法，以便用于进一步被测流场的折射率重建和关键参数测量。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于小波变换的莫尔条纹信息提取方法，包括如下步骤：

步骤1：对一级滤波下的莫尔条纹光场强度进行预处理，推导出莫尔条纹相位的表达式；

步骤2：对莫尔条纹光强运用伽柏小波变换，由于伽柏小波的滤波特性，可将伽柏小波视作中心频率为(u,v)的滤波器；

步骤3：根据莫尔条纹光强表达式，选取中心频率为(0，f)的伽柏小波滤波器对莫尔条纹图像滤波，其输出结果为复数形式；

步骤4：用伽柏小波函数的实部与虚部分别对莫尔条纹光强进行卷积，得到步骤3中输出结果的主幅角；将步骤1中的莫尔条纹相位与本步骤中滤波输出的主幅角表达式联立，以获取伽柏小波变换方法提取的莫尔条纹相位；

步骤5：用多重网格法对步骤4得到的莫尔条纹相位进行相位解包。

进一步地，步骤1具体为：一级滤波下的莫尔条纹光场强度为：

其中，x,y分别为莫尔条纹图上各点距离图像中心的x方向与y方向的位移；α为光栅G₁与G₂的栅线方向夹角；a₀、a₁分别为基尔霍夫边界条件下在光栅G₁后表面的光波复振幅的级数形式表达式的第一项和第二项的系数；d为光栅常数，两光栅的光栅系数相同；φ(x,y)为被测场扰动引起的莫尔条纹相位；

对一级滤波下的莫尔条纹相位进行预处理，式(1)去除直流分量后可被表示为：

令(2)式中的得：

I(x,y)＝2a₀²a₁²cos[fy+φ(x,y)].   (3)

此外，式(3)可写成：

I(x,y)＝2a₀²a₁²[c(x,y)cos(fy)+s(x,y)sin(fy)],   (4)

其中，