[发明专利]一种散斑干涉图像的降噪方法和装置

说明书

本申请公开了一种散斑干涉图像的降噪方法和装置，该方法包括：通过正弦变换和余弦变换将不连续的原始相位图转换为连续的正弦相位图和余弦相位图；利用平稳小波变换对正弦相位图和余弦相位图分别进行降噪处理，得到正弦降噪相位图和余弦降噪相位图；根据正弦降噪相位图和余弦降噪相位图，确定目标降噪相位图。本申请能够有效、快速地滤除散斑干涉图像中的噪声。

技术领域

本申请涉及数字散斑干涉技术领域，具体涉及一种散斑干涉图像的降噪方法和装置。

背景技术

散斑干涉技术记录了参考光和从物体的粗糙表面反射的物光之间干涉产生的散斑场，根据物体变形前后散斑场相位图的变化可计算出物体表面的微小变形。由于散斑干涉技术具有全场、非接触、高分辨率等优点，在应变测量、三维变形测量和振动评价等工程测量中得到了广泛的应用。在数字散斑干涉技术中，与物体变形相关的散斑相位被调制在[0，2π]区间，在散斑干涉图像中表现为黑白条纹。通常情况下，需要对黑白条纹中[0，2π]的包裹相位进行解包裹，获得全场连续相位场，再线性换算为全场连续变形。这些[0，2π]范围内的包裹相位通常被噪声严重污染，因此在解包裹之前对散斑干涉图像先进行降噪处理十分必要。

近几十年来，对散斑干涉图像的降噪方法主要有：一是正余弦均值滤波，它通过对正余弦相位图做均值滤波实现去噪，具有简单有效的特点，被广泛应用，但正余弦均值降噪效果与滤波次数密切相关，一次降噪处理的去噪效果不佳，往往需要20～40次，降噪次数越多滤波速度则越慢；二是加窗傅里叶变换滤波，它通过在2D窗口傅里叶变换域中丢弃小窗口傅里叶系数实现去噪，降噪能力强但滤波效果受窗口大小影响，且耗时较长。

综上所述，目前常用的两类散斑干涉图像的降噪方法很难同时在降噪能力和降噪速度上达到很好的效果。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种散斑干涉图像的降噪方法和装置。在下文中给出了关于本申请的简要概述，以便提供关于本申请的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本申请的穷举性概述。它并不是意图确定本申请的关键或重要部分，也不是意图限定本申请的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

根据本申请的第一方面，提供了一种散斑干涉图像的降噪方法，包括：通过正弦变换和余弦变换将不连续的原始相位图转换为连续的正弦相位图和余弦相位图；利用平稳小波变换对所述正弦相位图和所述余弦相位图分别进行降噪处理，得到正弦降噪图和余弦降噪图；根据所述正弦降噪相位图和所述余弦降噪相位图，确定目标降噪相位图。

可选地，所述通过正弦变换和余弦变换将不连续的原始相位图转换为连续的正弦相位图和余弦相位图像，包括：通过对所述原始相位图中任意一点的相位值进行正弦变换，得到所述正弦相位图；通过对所述原始图像中任意一点的相位值进行余弦变换，得到所述余弦相位图。

可选地，所述原始相位图的分辨率为M×N，所述原始相位图中任意一点(m，n)的相位值为其中M≥m≥1，N≥n≥1；所述正弦相位图S(m，n)为：所述余弦相位图C(m，n)为：

可选地，所述利用平稳小波变换对所述正弦相位图和所述余弦相位图分别进行降噪处理，得到正弦降噪相位图和余弦降噪相位图，包括：分别对所述正弦相位图和所述余弦相位图进行平稳小波分解，得到所述正弦相位图对应的小波分解结果以及所述余弦相位图对应的小波分解结果；分别对所述正弦相位图对应的小波分解结果和所述余弦相位图对应的小波分解结果进行阈值去噪以及小波逆变换，得到所述正弦降噪相位图和所述余弦降噪相位图。

可选地，所述分别对所述正弦相位图和所述余弦相位图进行平稳小波分解，包括：采用消失矩为4的Daubechies小波函数，通过下述公式分别对所述正弦相位图和所述余弦相位图做5层平稳小波分解：