[發明專利]基于自適應希爾伯特變換的ESPI條紋圖的濾波方法

在審

• 申請號: 201710515645.2
• 申請日: 2017-06-29
• 公開（公告）號: CN107358584A
• 公開（公告）日: 2017-11-17
• 發明（設計）人: 唐晨;李碧原;蘇永鋼;周秋玲
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T5/10
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所12201
• 代理人: 劉國威

技術領域

本發明屬于光學圖像處理領域，主要涉及一種電子散斑干涉條紋圖的濾波新方法。

背景技術

電子散斑干涉技術(Electronic speckle pattern interferometry ESPI)具有全場位移測量的能力、高位移敏感性和高信噪比，是測量應變的一種有效的非接觸全場測量方法。隨著計算機技術、電子技術和數字圖像采集及處理技術的不斷發展，電子散斑干涉技術已成為全息散斑計量技術中最有使用價值的技術之一。電子散斑干涉技術通過記錄變形前后被測試件的散斑場光強信息，并利用減模式或加模式對兩幅帶有散斑光場信息的圖像進行處理，從而得到表示物體位移、變形的散斑干涉條紋圖，或在變形前后引入相移法獲得表征物體變形信息的相位圖。[1-4]

電子散斑干涉技術采用CCD或TV攝像機和電子存儲器記錄光強信息，以數字化的形式存入存儲介質中，然而電子散斑干涉圖伴有很強的顆粒性噪聲，同時受實驗環境、實驗設備等因素的干擾，條紋的可見性和分辨率受到極大的影響，嚴重降低了圖像的質量，干擾了計算機實現散斑圖像的自動判讀，給條紋骨架線的提取和相位的展開帶來了挑戰。因而，對電子散斑干涉圖的濾波處理便成為電子散斑干涉測量技術的關鍵步驟之一。[5-7]

參考文獻

[1]佟景偉,李鴻琦,光力學原理及測試技術,北京：科學出版社，2009.

[2]王任達,全息和散斑檢測,北京：機械工業出版社,2005:100～119.

[3]W.H.Peters,W.F.Ranson,Digital imaging techniques in experimental stress analysis.Opt.Eng.1982,21:427～431.

[4]Michael E.Nixon.Experimental characterization and modeling of the mechanical response of titanium for quasi-static and high strain rate loads.University of Florida,2008.

[5]Q.Kemao,Windowed Fourier transform for fringe pattern analysis,Appl.Opt.2004,43:2695～2702.

[6]Q.Kemao,Two-dimensional windowed Fourier transform for fringe pattern analysis:principles,applications and implementations,Opt.Lasers Eng.,2007,45:304～317.

[7]C.Li,C.Tang,H.Yan,et.al,Localized Fourier transform filter for noise removal in electronic speckle pattern interferometry wrapped phase patterns,Appl.Opt.2011,50:4903～4911。

發明內容

為克服現有技術的不足，本發明旨在實現ESPI條紋圖中散斑噪聲的移除，本發明所提出的方法抗噪聲能力更強，計算時間更短。本發明采用的技術方案是，基于自適應希爾伯特變換的濾波方法，步驟是，先通過計算條紋圖像中條紋的密度和條紋方向，然后進行希爾伯特變換，最后實現條紋圖的降噪。

具體步驟細化為：

步驟1：將帶有噪聲的ESPI條紋圖輸入到matlab平臺下，進行矩陣化處理；

步驟2：對圖像進行條紋方向和條紋密度的計算

步驟3：對條紋圖進行希爾伯特變換；

步驟4：輸出圖像，得到去噪之后的圖像。

Hilbert變換對高密度電子散斑干涉條紋圖濾波過程：

1)設輸入的高密度ESPI條紋圖為：f(i,j),其中i,j表示坐標位置；

2)首先用梯度法計算圖像中條紋方向，計算公式為：