[發明專利]用于高信噪比散斑干涉的實時相移方法

有效

• 申請號: 201210086926.8
• 申請日: 2012-03-29
• 公開（公告）號: CN102645174A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發明（設計）人: 張東升;李凱
• 申請（專利權）人: 上海大學;上海麥田富潤科技有限公司
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

1.一種用于高信噪比散斑干涉的實時相移方法，其特征在于操作步驟包括：

1)在初始時刻，對被測物體采集四幅散斑圖，它們依次間隔有????????????????????????????????????????????????相移量，將這四幅散斑相移圖保存下來；

2)在測量過程中，利用壓電相移器以給定的頻率持續間隔相移量，并實時采集被測物體宰相以后的當前散斑圖；

3)把當前時刻采集到的散斑圖與最近時刻采集的三幅散斑圖和初始時刻保存的四幅散斑相移圖作算術運算，計算當前時刻的散斑相移條紋圖；

4)為提高求解位相的信噪比，使用一種快速均值濾波算法對步驟(3)中得到的四幅散斑相移條紋圖進行濾波；

5)用四步相移法對步驟(4)得到的散斑相移條紋圖進行解調獲得位相結果；

6)在測量過程中不斷重復步驟(2)到步驟(5)的過程，即可實現實時位相檢測。

2.根據權利要求1所述的用于高信噪比散斑干涉的實時相移方法，其特征在于所述步驟1)在初始時刻，對被測物體采集四幅散斑圖，依次間隔有相移量，它們分別如下表示：

???????

其中，是圖像的空間坐標，是初始時刻采集到的四幅散斑圖像，它們依次有相移量，，分別表示背景和幅值，是初始時刻的散斑位相，其通常是隨機散斑噪聲。

3.??根據權利要求1所述的用于高信噪比散斑干涉的實時相移方法，其特征在于所述步驟2)在測量過程中，相移器發出以為周期、依次間隔為的相移量，并同步采集被測物體的散斑圖像，當前時刻采集的第幅散斑圖，存儲為：

????

其中，表示當前時刻相對于起始時刻的位相變化（該位相也就是所要檢測目標量，與物體變形相對應），表示除以4所得的余數；由于的取值范圍為0,1,2,3，所以在測量過程中，始終只存儲4了幅散斑圖：，，，；在測量過程中，如果采集圖像的速度遠大于物體變形的速度，則可認為所采集到的4幅散斑圖之間，由物體變形所引起的位相變化是相同的：

???

由此，可將變形過程中記錄下的4幅散斑圖表示為：

????。

4.根據權利要求1所述的用于高信噪比散斑干涉的實時相移方法，其特征在于所述步驟3)是通過所采集到的初始時刻的4幅相移圖，以及測量過程中存儲的4幅相移圖，可以計算出當前時刻與初始時刻之間由物體變形所引起的位相差：

???????

其中，

???

。

5.根據權利要求1所述的用于高信噪比散斑干涉的實時相移方法，其特征在于所述步驟4)為提高求解位相的信噪比，使用一種快速均值濾波算法對步驟3)中得到的和進行快速平均濾波，濾波結果如下表示：

????

其中表示快速均值濾波運算，該快速算法的特點在于，算法執行的時間與濾波窗口的尺寸無關。

6.??根據權利要求1所述的用于高信噪比散斑干涉的實時相移方法，其特征在于所述步驟5)最終得到的位相結果為：

??????

以上新的相移算法，只需采集1幅當前時刻的圖像并聯合之前采集的3幅圖像就能求解出位相變化，相比于通常的相移算法，大大提高了位相的解算效率，使得每秒鐘可以顯示5-10幀位相圖像，達到了實時相移的目的。