[發明專利]一種基于主成分分析法的叉形干涉圖像特征提取方法

有效

• 申請號: 201710397514.9
• 申請日: 2017-06-02
• 公開（公告）號: CN107316039B
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 胡海峰;仇立強;孟琭
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G06K9/46
• 分類號: G06K9/46
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

本發明屬于數字圖像處理技術領域，提出一種基于主成分分析法的叉形干涉圖像特征提取方法。叉形干涉圖像由將存在相位差的兩條光強相同的光束在分光板處發生干涉形成，通過主成分分析法把叉形干涉圖像中多個變量最終轉化為兩個主成分，這兩個主成分能夠反映原始變量85％以上的信息，進而提取出叉形干涉圖像的特征點，得出叉形干涉圖像特征點與兩束光相位差的對應關系。不同于傳統圖像特征提取方法，這種方法提取到的叉形干涉圖像特征明顯，能準確反映叉形圖像變化信息，將廣泛應用于數字圖像處理技術領域。

技術領域

本發明屬于數字圖像處理技術領域，涉及一種基于主成分分析法的叉形干涉圖像特征提取方法。

背景技術

隨著計算機技術的發展和相關理論的不斷完善，數字圖像處理技術廣泛應用光學測量、遙感圖像分析、醫學診斷、通信工程等各領域。數字圖像處理技術應用于精密測量領域形成了一種新的測量技術—圖像檢測技術。圖像檢測技術是近年來在測量領域發展起來的新型檢測技術，是一種以圖像為信息載體并從中提取有用信息的現代化測量方法。所謂圖像檢測就是測量被測對象時，把圖像當作檢測和傳遞信息的手段或載體加以利用的測量方法，目的是從圖像中提取有用的信息。目前，在光學檢測中經常要對干涉圖像進行分析研究，分析干涉圖像中包含的物理量信息，利用干涉圖像進行測量具有十分重要的意義。圖像測量方法具有高速、動態范圍大、信息量豐富和自動化等優點，但在工程測量中獲得的干涉圖像往往信噪比低且不為常值，干涉條紋存在抖動，這使干涉圖像的處理變得更加困難，間接導致提取的圖像特征信息含有誤差，嚴重影響測量精度，不適用于實際工程中。因此，提出一種有實際應用價值、高精度、快速、準確的圖像特征提取方法具有重要意義。

發明內容

本發明的目的是克服已有干涉圖像特征提取方法不足之處，提出一種具有實際應用價值的干涉圖像特征提取方法，通過主成分分析法把叉形干涉圖像中多個變量最終轉化為兩個主成分，這兩個主成分能夠反映原始變量85％以上的信息，進而提取出叉形干涉圖像的特征點，得出叉形干涉圖像特征點與兩束光相位差的對應關系。滿足高精度、快速、準確獲取干涉圖像信息的需求。

為達到上述目的，采用如下技術方案：一種基于主成分分析法的叉形干涉圖像特征提取方法，包括以下步驟：

步驟一：將存在相位差的兩條光強相同的光束在分光板處發生干涉形成叉形干涉圖像，所述分光板的透反比為1:1；讀取叉形干涉圖像并顯示；

步驟二：讀取干涉圖像并顯示，利用主成分分析法減少叉形干涉圖像中的原變量，即選取累計貢獻率達到85％以上的前兩個成分作為主成分，其中貢獻率較大的為第一主成分，貢獻率較小的為第二主成分；，這樣既能使損失原有信息較少，又能達到減少原變量起到降低維數的作用；

步驟三：在兩個不同相位差下，第一主成分的強度變化曲線的交點為叉形干涉圖像的特征點，其中一個相位差的取值區間為[0°，180°)，另一個相位差的取值區間為(180°，360°]；

步驟四：將叉形干涉圖像的特征點對應于不同相位差下第二主成分的強度變化曲線，從而確定兩束光相位差與叉形干涉圖像的對應關系。

進一步地，步驟一所述的兩條光束，分別為平面波光束與渦旋光束。

進一步地，將步驟一中讀取得到的叉形干涉圖像依次進行中值濾波、均值濾波和圖像增強處理后再應用于步驟二，其中，中值濾波的模板尺寸為3×3、5×5或者9×9；均值濾波的模板尺寸為3×3、5×5或者9×9；圖像增強處理過程中校正灰度系數為0.5～1.0。中值濾波能消除叉形干涉圖像中孤立的噪聲點，在去除噪聲的同時也能較好保護圖像邊緣細節信息；均值濾波能平滑叉形干涉圖像，以便對其進一步處理；圖像增強處理能夠改善圖像的視覺效果，提高圖像的可讀性，便于分析和處理；

進一步地，上述中值濾波的模板尺寸為3×3，均值濾波的模板尺寸為3×3，圖像增強處理過程中校正灰度系數為0.9。

本發明具有以下有益效果：