[發明專利]基于六步混合相移的光彈圖像處理系統

在審

• 申請號: 202211438191.0
• 申請日: 2022-11-16
• 公開（公告）號: CN115760941A
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發明（設計）人: 陳念年;邱川;巫玲;劉光海;范勇
• 申請（專利權）人: 西南科技大學
• 主分類號: G06T7/40
• 分類號: G06T7/40;G01N3/08;G01N3/06;G01N21/84;G06T3/00;G06T7/194;G06T5/00;G06F17/11
• 代理公司: 成都方圓聿聯專利代理事務所(普通合伙) 51241
• 代理人: 張敏

本發明公開了基于六步混合相移的光彈圖像處理系統，傳統六步相移法獲取的單色光入射光彈圖像，計算的等傾線易受等差線噪聲干擾，造成誤差。十步相移法增加了白光入射的四幅圖像，避免了等傾線受到噪聲干擾，但采集圖片較多、操作復雜，方法效率不高。為了平衡精度和效率，本文提出一種混合的六步相移方法，用三幅白光入射的光彈圖像和三幅單色光入射的光彈圖像分別計算等傾線和等差線。與傳統的六步相移法相比，本方法有效的避免了等傾線受到等差線噪聲干擾的問題；與十步相移法相比，減少了4幅光彈圖像，提高40％采集效率。

技術領域

本發明屬于數字光彈性領域，具體涉及基于六步混合相移的光彈圖像處理系統。

背景技術

數字光彈性技術(DP)是實驗力學分析的光學技術，它能直觀的以條紋圖的形式給出應力場的全部信息，即主應力方向角的等傾線和主應力差的等差線信息。等差線和等傾線參數可以用單幅光彈性圖像和多幅光彈性圖像進行計算。因采用單幅圖像分析的傅立葉變換方法存在難以同時計算等差線和等傾線，其計算成本高且局限較大的問題，應用較少。而采用相移技術對多幅圖像分析因其簡單、準確而被廣泛應用于牙醫學、生物學、斷裂力學等領域的應力分析中。

Patterson和Wang于1991年提出六步相移法，該方法采用單色光源獲取的等傾線參數，在整數級以及半整數區域出現消光現象，實驗采用圓偏振光學系統存在四分之一波片匹配誤差的影響。1998年，Aovalasit等人提出改進的六步相移，采用左右旋圓偏振光采集圖像，降低了四分一波片匹配誤差。1990年，Brown和Sullivan等人提出用單色光光源、平面偏振場的四步相移計算全場的等傾線，但仍然存在等傾線耦合等差線的問題。1997年，Petrucci等人利用Brown和Sullivan的思想，采用白光光源替換單色光源消除了等傾線耦合等差線的問題。2006年，Ramji等人對各種方法進行比較，得出平面偏振場采集的光彈圖像更適合計算全場等傾線。2008年，Ramji和Ramesh等人巧妙地提出四步相移法和六步相移法混合的十步相移技術，該方法已經光彈性應力分析的一種常用方法，但也存在需要采集與計算的干涉圖像多，實驗采集效率較六步慢的問題。

發明內容

本發明所為了解決背景技術中存在的技術問題，目的在于提供了基于六步混合相移的光彈圖像處理系統。

為了解決技術問題，本發明的技術方案是：

基于六步混合相移的光彈圖像處理系統，包括：彩色光彈圖像采集裝置、單色光彈圖像采集裝置和圖像處理裝置；

所述彩色光彈圖像采集裝置采集彩色的三幅光彈圖像并發送至圖像處理裝置，所述單色光彈圖像采集裝置采集單色的三幅光彈圖像并發送至圖像處理裝置；

所述圖像處理裝置對接收到的彩色的三幅光彈圖像和單色的三幅光彈圖像進行預處理，得到預處理后的三幅彩色光彈圖像和三幅單色光彈圖像；

對預處理后的三幅彩色光彈圖像進行灰度轉換處理，得到三幅灰度光彈圖像；基于三幅灰度光彈圖像，利用反三角函數原理建立等傾線求解模型并求解，得到一幅等傾線包裹相位圖；利用質量指導的路徑跟蹤算法對等傾線包裹相位圖進行處理，得到一幅等傾線展開相位圖；對預處理后的三幅單色光彈圖像和等傾線展開相位圖，利用反三角函數原理建立等差線求解模型并求解，得到等差線包裹相位圖；通過質量指導的路徑跟蹤算法處理等差線包裹相位圖，得到全局的條紋級數圖，即實現了對光彈圖像提取等傾線和等差線。

進一步，所述彩色光彈圖像采集裝置包括：白光光源S和沿白光光源S軸線方向上依次設置的起偏鏡P、載荷裝置M、檢偏鏡A、工業CCD相機。

進一步，所述單色光光彈圖像采集裝置包括：單色光光源S和沿單色光光源S軸線方向上依次設置的起偏P、第一四分之一波片Q1、載荷裝置M、第二四分之一波片Q2、檢偏鏡A、工業CCD相機。