[發明專利]用于電子散斑干涉條紋圖的方向偏微分方程濾波方法

有效

• 申請號: 201310554991.3
• 申請日: 2013-11-08
• 公開（公告）號: CN103559691B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 張芳;肖志濤;袁泉;吳駿;耿磊
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所12201
• 代理人: 李麗萍

技術領域

本發明屬于光學檢測和光信息處理技術領域，涉及一種用于電子散斑干涉圖像濾波的方向偏微分方程模型參數的選取方法。

背景技術

電子散斑干涉測量技術(electrostatic?speckled?pattern?interferometry，簡稱ESPI)是上世紀60年代末興起的一種光學測量技術，廣泛應用于粗糙表面的變形測量和無損檢測（見文獻[1]）。對電子散斑條紋圖的處理分析是獲取有關物體信息的主要手段之一，但由于電子散斑條紋圖中總是伴隨著強烈的噪聲，導致無法直接利用這些圖像正確的分析物體信息，所以必須對電子散斑條紋圖進行濾波，提高圖像的對比度，去除噪聲的影響。偏微分方程(Partial?differential?equation,簡稱PDE)是一種方案靈活、處理效果良好的圖像濾波技術（見文獻[3],[6]），尤其是方向偏微分方程，只沿著條紋方向（見文獻[4],[5]）進行濾波，適合電子散斑干涉條紋圖（見文獻[2]）。在使用PDE時，一個重要問題是的如何選擇合適的濾波參數，包括方程離散的時間步長和迭代次數，參數選取的合適與否直接關系到濾波效果和方程的穩定性（見文獻[7]）。

參考文獻：

[1]C.Tang,L.Wang,and?H.Yan,“Comparison?on?performance?of?some?representative?and?recent?filtering?methods?in?electronic?speckle?pattern?interferometry,”Opt.Laser.Eng.50(8),1036-1051(2012).

[2]C.Tang,L.Han,H.Ren,“Second-order?oriented?partial-differential?equations?for?denoising?in?electronic-speckle-pattern?interferometry?fringes,”Opt.Lett.33(19),2179-2181(2008).

[3]F.Zhang,W.Liu,and?L.Xia,“Homomorphic?partial?differential?equation?filtering?method?for?electronic?speckle?pattern?interferometry?fringes?based?on?fringe?density,”Chin.Opt.Lett.7(3),210-213(2009).

[4]S.Chikkerur,A.N.Cartwright,and?V.Govindaraju,“Fingerprint?enhancement?using?STFT?analysis,”Pattern?Recogn.198-211(2007).

[5]L.Hong,Y.Wan,and?A.Jain,“Fingerprint?image?enhancement:algorithm?and?performance?evaluation,”IEEE?T.Pattern?Anal.20(18),777-789(1998).

[6]Y.Chen,C.A.Z.Barcelos,and?B.A.Mair,“Smoothing?and?edge?detection?by?time-varying?coupled?nonlinear?diffusion?equations,”Comput.Vis.Image?Und.82(2),85-100(2001).

[7]P.Mrázek.“Nonlinear?diffusion?for?image?filtering?and?monotonicity?enhancement,”Czech?Technical?University(2001).

發明內容

在方向偏微分方程中有兩個重要的參數，分別是方程離散的時間步長和迭代次數。由于待處理圖像的特征不同，通常濾波參數是通過多次嘗試選擇的。針對上述現有技術，本發明提供一種用于電子散斑干涉條紋圖的方向偏微分方程濾波方法，主要是從去噪程度和保真程度兩個角度考慮濾波效果，通過比較信號與噪聲的相關系數是否遞減來確定時間步長Δt，然后考慮濾波后圖像與理想無噪聲圖像的接近程度，從而得到合適的迭代次數n。

為了解決上述技術問題，本發明用于電子散斑干涉條紋圖的方向偏微分方程濾波方法，包括下列步驟：

步驟1：輸入一幅電子散斑干涉條紋圖像u；