[发明专利]基于自适应希尔伯特变换的ESPI条纹图的滤波方法

说明书

技术领域

本发明属于光学图像处理领域，主要涉及一种电子散斑干涉条纹图的滤波新方法。

背景技术

电子散斑干涉技术(Electronic speckle pattern interferometry ESPI)具有全场位移测量的能力、高位移敏感性和高信噪比，是测量应变的一种有效的非接触全场测量方法。随着计算机技术、电子技术和数字图像采集及处理技术的不断发展，电子散斑干涉技术已成为全息散斑计量技术中最有使用价值的技术之一。电子散斑干涉技术通过记录变形前后被测试件的散斑场光强信息，并利用减模式或加模式对两幅带有散斑光场信息的图像进行处理，从而得到表示物体位移、变形的散斑干涉条纹图，或在变形前后引入相移法获得表征物体变形信息的相位图。[1-4]

电子散斑干涉技术采用CCD或TV摄像机和电子存储器记录光强信息，以数字化的形式存入存储介质中，然而电子散斑干涉图伴有很强的颗粒性噪声，同时受实验环境、实验设备等因素的干扰，条纹的可见性和分辨率受到极大的影响，严重降低了图像的质量，干扰了计算机实现散斑图像的自动判读，给条纹骨架线的提取和相位的展开带来了挑战。因而，对电子散斑干涉图的滤波处理便成为电子散斑干涉测量技术的关键步骤之一。[5-7]

参考文献

[1]佟景伟,李鸿琦,光力学原理及测试技术,北京：科学出版社，2009.

[2]王任达,全息和散斑检测,北京：机械工业出版社,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。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明旨在实现ESPI条纹图中散斑噪声的移除，本发明所提出的方法抗噪声能力更强，计算时间更短。本发明采用的技术方案是，基于自适应希尔伯特变换的滤波方法，步骤是，先通过计算条纹图像中条纹的密度和条纹方向，然后进行希尔伯特变换，最后实现条纹图的降噪。

具体步骤细化为：

步骤1：将带有噪声的ESPI条纹图输入到matlab平台下，进行矩阵化处理；

步骤2：对图像进行条纹方向和条纹密度的计算

步骤3：对条纹图进行希尔伯特变换；

步骤4：输出图像，得到去噪之后的图像。

Hilbert变换对高密度电子散斑干涉条纹图滤波过程：

1)设输入的高密度ESPI条纹图为：f(i,j),其中i,j表示坐标位置；

2)首先用梯度法计算图像中条纹方向，计算公式为：