激光散斑干涉图像技术培训 卓力特光电仪器

1、激光散斑干涉图像卓力特光电仪器（苏州）有限公司主要内容1激光散斑简介2 全息散斑干涉和剪切散斑干涉3 条纹图后续处理激光散斑干涉散斑检测与传统应变片检测比较光波的数学表达式：()itua e()itiuaee()nnnc=2 f=2c=222=nL2itia eenLLLL 决定光的颜色，因为，其中 、 均为常数和距离有关，一个相位角对应着一个波长的距离12121212112()()*(2)()iiiiIuuuua ea ea ea e222iua e111iua e迈克尔逊干涉仪1212221222122()1cos()()a aIaaaa12122212cos()A=()2IABaaBa

2、a其中12121212cos(-)=1I(-)=2N22=()() (22)(22)4(-)()4()=(2N+1)LnLnn abbcaon addeaobcdebcde 当时， 将取最大值，此时将出现亮条纹。暗条纹散斑干涉的应用1. 力学、建筑工程和机械设计方面的应用：利用散斑位移和散斑干涉图测量物体表面的形变和裂纹、损伤和应力分布2. 在工业生产中的应用：利用对激光散斑的动态测量法测量生产线上工件及产品的移动速度3. 在燃烧学和热物理中的应用：利用激光散斑照相技术测量火焰的结构和温度场的温度分布4. 在医学研究中的应用：非侵入的测量皮肤下的微循环的速度。测量心脏的心动图。利用主观散斑的运

3、动规律对人眼进行主观验光5. 天文学测量中的应用：利用星体斑纹干涉术可以克服大气扰动的影响获得高分辨率的图像6. 利用散斑进行光学图像处理：例如图像相减等全息散斑测量面内位移图测量面外位移001212112212(1cos )1cos()=) ()( ) ()4(sin )4(sin )IIIIuv （两幅散斑图相减 I是变形前拍的一幅图，I是变形后拍的图片，Id为两幅图相减得到的图片。每个条纹对应着一个波长的变化量，通过数条纹级数大体上得到物体的变形量。 缺点：不能精确到具体的相位角变化。102030404213I =I 1+rcos =I 1+rcos(90 )=I 1+rcos(180

4、)=I 1+rcos(270 )()arctan()IIIIIII ESPI四步相移法ESPI测量的是物体变形前和物体变形后两种状态的相位差，因此我们需要计算出物体变形前的相位角 和物体变形后的相位角 ，那么如何测得相位角 呢？* 22()nNL四步相移法相移技术由原来的计量条纹的级数发展为计量条由原来的计量条纹的级数发展为计量条纹的位相使测量精度大大提高纹的位相使测量精度大大提高剪切散斑 电子剪切散斑干涉测量技术是以激光散斑作为被测化信息的载体，利用被测物体在受激光照射后产生干涉散斑场的相关条纹来检测相位变化。利用图像传感器和精确的相移技术，将变化过程中的光学信息实时地记录下来，由计算机软件

5、处理后显示干涉条纹图，通过数值计算将这些条纹解析为熟知的物理量剪切干涉就是采取某种光在像面上产生两个像，这两个像之间有一个错位（称为剪切量），当物面用相干光照明时，这两个像的重叠部分将发生干涉。剪切散斑的应用1广泛用于物体振动测量、轮廓测量和模态分析2用于测量高温物体的位移和热变形3在无损检测方面也取得了很多成功的应用全息散斑和剪切散斑比较 全息散斑主要用来测量物体的三维变形，可以定量的测出物体的具体的变形量；剪切散斑出现的条纹图是蝴蝶型的，主要用来检测物体是否有缺陷，无法定量的检测物体的具体变形量，只可定性。全息散斑与剪切散斑比较散斑条纹图处理 应用四步相移法所生成的图像被包裹在-, 之间，

6、所以要得到物体的具体变形量就必须对生成的相移图进行解包裹处理。由于得到的相移图像具有很多噪声，还应该对图像进行滤波处理。 滤波：均值滤波 中值滤波 相位滤波 傅里叶变换滤波均值滤波和中值滤波 均值滤波：用一个像素邻域内各个像素灰度均值来代替该像素的灰度值。 中值滤波：用一个像素邻域内各个像素灰度的中间值来代替该像素的灰度值。 比较：均值滤波的平滑性较好，但丢失很多边缘的高频信号，中值滤波可以很好的保留边缘信号，但比较耗时且平滑效果不好。原始图像均值滤波后的图像中值滤波后的图像相位滤波12255( )sin( ( , )12552fxf i j22255( )cos( ( , )12552fxf i j 理想的包裹相位图沿水平方向的灰度值的分布是一种锯齿形分布，为了保存分布中的跳变信息，先将其转换成正余弦分布的两幅图像。将得到的正弦图和余弦图分别进行加权滤波，再将滤波后的正余弦图像合并成一幅图。左下图为相位滤波后的图像，明显的感觉比较平滑且边缘效果保持的较好。傅里叶滤波f(x,y)输入 图像前处理傅里叶变换滤波函数H(u,v)傅里叶反变换后处理g(x,y)增强后的图像1.用(-1)x+y乘以输入图像进行中心变换。2.由(1)计算图像的DFT，即F(u,v)。