[发明专利]一种数字散斑干涉系统光阑狭缝尺寸的选取方法

权利要求书

1.一种数字散斑干涉系统光阑狭缝尺寸的选取方法，其特征在于，通过评估散斑干涉图像的质量，实现对激光散斑干涉系统光阑狭缝尺寸选取，以实现数字散斑干涉系统有效应用于活性生物材料动态加载应变检测，散斑干涉图像的质量的评价指标包括散斑干涉图像的稳定性和对比度，通过图像稳定性参数及对比度参数，构建光阑狭缝最优尺寸选择模型，包括以下步骤：

(1)控制光阑的狭缝尺寸来调整散斑的颗粒尺寸并对散斑稳定性进行定量评估，散斑干涉图像稳定性评估方法是建立其时间序列散斑干涉图像并在推算其共生矩阵基础上，计算出其差异绝对值的均值AVD，从而对某一时间段散斑稳定性进行定量评估并建立散斑干涉系统的光阑狭缝尺寸与散斑干涉图像稳定性的关系模型；

建立时间序列散斑图像是指对设定的光阑狭缝检测序列中每一个光阑狭缝尺寸T_f的一个时间邻域[t₁,t_n]内，对生物活性材料表面摄取N帧激光动态散斑图像M₁...M_i...M_N，并对获取的每一帧激光动态散斑图像M_i根据样本的检测位置等间距提取其L列或行数据，合成新的图像G₁...G_I...G_L，称之为时间序列散斑图，分别计算合成的新图像G₁...G_I...G_L的共生矩阵，由以下表达式建立共生矩阵COM：COM＝[N_i,j]，式中，N_i,j表示元素i后面接着出现元素j的次数，元素i、元素j分别表示像素的灰度值；在此基础上，再计算共生矩阵对应的差异绝对值的均值AVD，并将图像G₁...G_I...G_L差异绝对值的平均值归一化后的值作为该光阑狭缝尺寸大小时生物样本稳定性的评价参数；

(2)通过对比度评估散斑图像承载信息量的多少，散斑图像的对比度是基于散斑图像的功率谱半极值所对应的带宽来进行评估，通过计算散斑图像的功率谱带宽，实现对散斑图像承载信息量进行评估，并建立散斑干涉系统的光阑狭缝尺寸与散斑干涉图像对比度的关系模型；

(3)以光阑狭缝尺寸与散斑干涉图像的稳定性关系模型及光阑狭缝尺寸与散斑干涉图像对比度的关系模型为基础，将两模型利用权向量进行加权计算，建立散斑干涉系统的光阑狭缝最优尺寸选择模型，判断散斑稳定性和信息量是否是最优解，如不是，则返回步骤(1)再次调整光阑的狭缝尺寸参数，重新计算并再次判断，最终确定系统参数，达到生物活性材料散斑相关性和其信息的量值之间的平衡。

2.如权利要求1所述的一种数字散斑干涉系统光阑狭缝尺寸的选取方法，其特征在于，步骤(1)中，控制光阑狭缝尺寸来调整散斑的颗粒尺寸是通过散斑的平均尺寸σ与数字散斑干涉系统中成像系统的光阑狭缝尺寸D成反比例、与数字散斑干涉系统所使用的成像系统的焦距f成正比的关系进行设定或调整的，具体表达式为：σ＝1.22*(1+M)*λ*f/D，式中，λ是数字散斑干涉系统所使用的激光器的波长，M是数字散斑干涉系统的光学放大倍数，通过选取不同成像系统的光圈大小，改变散斑颗粒平均尺寸，同时，根据散斑干涉成像机理，动态散斑的稳定性与散斑大小正相关，以此来控制散斑的稳定性。

3.如权利要求1所述的一种数字散斑干涉系统光阑狭缝尺寸的选取方法，其特征在于，步骤(2)中，散斑图像的功率谱Γ(u,v)通过下式计算得到：

式中，F(u,v)为散斑图像f(x,y)的傅里叶变换，散斑图像f(x,y)的大小为M×N；F^*(u,v)为F(u,v)的共轭。