[发明专利]一种简易电子散斑干涉的实时相移方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种简易电子散斑干涉的实时相移方法，属于光电检测领域。

背景技术

散斑干涉测量技术（ESPI）近二十年来已成为变形场测量的重要方法。散斑干涉术是在散斑干涉术基础上发展起来的测量位移导数的一种新的测量方法，由于它具有可以全场测量、光路简单、调节方便、对环境要求低等特点，因此被广泛用于无损检测领域。

传统的散斑干涉法，通常以干涉条纹图的方式给出测量结果，由于受到散斑噪声的影响，其信噪比很差，为定量的给出测量结果，常常需要进行复杂的人工处理，比如确定条纹中心线，为条纹定级等工作。相移法的引入，大大提高了散斑干涉的工作效率，极大的促进的散斑干涉方法的实用化。该方法通过在检测过程中采集多幅具有相对相移量的散斑条纹图，并使用相应的相移算法直接解调出位相。

虽然相移法的引入，大大简化了散斑干涉的定量分析，并提高了该方法的测量精度以及所获得结果的信噪比，但是，由于相移法在操作过程中，对于每一次测量至少需要提取三幅以上的条纹图，再加上相移器本身的机械运动的时间限制，引入相移法的散斑干涉很难做到实时性，这就大大降低了该方法实际应用的有效性。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种简易电子散斑干涉的实时快速相移方法，该方法既能保持传统相移法的优点，又能实时的计算和显示散斑干涉的位相。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：一种简易电子散斑干涉的实时相移方法，其特征在于具体操作步骤如下：

1、在初始时刻，采用压电陶瓷相移器，依次间隔有                                                相移量，同时对被测物体采集散斑图像，共采集四幅相移图像，并存储在内存中；

2、在测量过程中，实时采集被测物体的散斑图像；

3、把当前时刻采集到的散斑图像与初始时刻保存的四幅散斑相移图像分别相减，得到四幅当前时刻的散斑相移条纹图像；

4、为提高之后求解位相的信噪比，使用一种快速均值滤波算法对步骤3中得到的四幅散斑相移条纹图进行滤波。

5、采用快速算法用四步相移法计算步骤4得到的散斑相移条纹图的位相主值；

6、在测量过程中不断重复步骤3到步骤5的过程，即可实现实时位相检测。

具体处理方法如图1所示，结合相移计算原理的操作包含以下步骤：

1)        初始时刻，对被测物体采集四幅散斑图，依次间隔有相移量，它们分别如下表示：

                                                   

       其中，是图像的空间坐标，是初始时刻采集到的四幅散斑，它们依次有相移量，，分别表示背景和幅值，是初始时刻的散斑位相，其通常是随机散斑噪声。

2)        在测量过程中，实时采集被测物体的散斑图如下表示：

                       (2)

         其中，表示当前时刻相对于起始时刻的位相变化（该位相也就是所要检测目标量）。

3)        把当前时刻采集到的散斑图与初始时刻保存的四幅散斑相移图分别相减，取绝对值后得到四幅散斑相移条纹图：

                                        (3)

其中，表示由探测物表面做引起的散斑噪声。

4)        为提高之后求解位相的信噪比，本发明提出了一种快速算法，使用这种快速均值滤波算法对步骤3中得到的四幅散斑相移条纹图进行滤波，滤波结果如下表示：

                                             (4)

       表示快速均值滤波运算，快速均值滤波的主要思想是以滤波窗口的高度对每列像素进行分组，并将分组后的像素灰度值之和存储到事先定义的一个辅助数组A中，辅助数组的长度等于图像的宽度；在初始化了第R行像素对应的辅助数组后，根据一定的递归关系进行行变换和列变换，最终可以求得每个滤波窗口中心点像素对应的辅助数组A的值；有了A的值后，再进行相关的加法运算就可以就出滤波窗口中心点像素的平均灰度值，实现滤波。