[发明专利]基于六步混合相移的光弹图像处理系统

说明书

本发明公开了基于六步混合相移的光弹图像处理系统，传统六步相移法获取的单色光入射光弹图像，计算的等倾线易受等差线噪声干扰，造成误差。十步相移法增加了白光入射的四幅图像，避免了等倾线受到噪声干扰，但采集图片较多、操作复杂，方法效率不高。为了平衡精度和效率，本文提出一种混合的六步相移方法，用三幅白光入射的光弹图像和三幅单色光入射的光弹图像分别计算等倾线和等差线。与传统的六步相移法相比，本方法有效的避免了等倾线受到等差线噪声干扰的问题；与十步相移法相比，减少了4幅光弹图像，提高40％采集效率。

技术领域

本发明属于数字光弹性领域，具体涉及基于六步混合相移的光弹图像处理系统。

背景技术

数字光弹性技术(DP)是实验力学分析的光学技术，它能直观的以条纹图的形式给出应力场的全部信息，即主应力方向角的等倾线和主应力差的等差线信息。等差线和等倾线参数可以用单幅光弹性图像和多幅光弹性图像进行计算。因采用单幅图像分析的傅立叶变换方法存在难以同时计算等差线和等倾线，其计算成本高且局限较大的问题，应用较少。而采用相移技术对多幅图像分析因其简单、准确而被广泛应用于牙医学、生物学、断裂力学等领域的应力分析中。

Patterson和Wang于1991年提出六步相移法，该方法采用单色光源获取的等倾线参数，在整数级以及半整数区域出现消光现象，实验采用圆偏振光学系统存在四分之一波片匹配误差的影响。1998年，Aovalasit等人提出改进的六步相移，采用左右旋圆偏振光采集图像，降低了四分一波片匹配误差。1990年，Brown和Sullivan等人提出用单色光光源、平面偏振场的四步相移计算全场的等倾线，但仍然存在等倾线耦合等差线的问题。1997年，Petrucci等人利用Brown和Sullivan的思想，采用白光光源替换单色光源消除了等倾线耦合等差线的问题。2006年，Ramji等人对各种方法进行比较，得出平面偏振场采集的光弹图像更适合计算全场等倾线。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术，该方法已经光弹性应力分析的一种常用方法，但也存在需要采集与计算的干涉图像多，实验采集效率较六步慢的问题。

发明内容

本发明所为了解决背景技术中存在的技术问题，目的在于提供了基于六步混合相移的光弹图像处理系统。

为了解决技术问题，本发明的技术方案是：

基于六步混合相移的光弹图像处理系统，包括：彩色光弹图像采集装置、单色光弹图像采集装置和图像处理装置；

所述彩色光弹图像采集装置采集彩色的三幅光弹图像并发送至图像处理装置，所述单色光弹图像采集装置采集单色的三幅光弹图像并发送至图像处理装置；

所述图像处理装置对接收到的彩色的三幅光弹图像和单色的三幅光弹图像进行预处理，得到预处理后的三幅彩色光弹图像和三幅单色光弹图像；

对预处理后的三幅彩色光弹图像进行灰度转换处理，得到三幅灰度光弹图像；基于三幅灰度光弹图像，利用反三角函数原理建立等倾线求解模型并求解，得到一幅等倾线包裹相位图；利用质量指导的路径跟踪算法对等倾线包裹相位图进行处理，得到一幅等倾线展开相位图；对预处理后的三幅单色光弹图像和等倾线展开相位图，利用反三角函数原理建立等差线求解模型并求解，得到等差线包裹相位图；通过质量指导的路径跟踪算法处理等差线包裹相位图，得到全局的条纹级数图，即实现了对光弹图像提取等倾线和等差线。

进一步，所述彩色光弹图像采集装置包括：白光光源S和沿白光光源S轴线方向上依次设置的起偏镜P、载荷装置M、检偏镜A、工业CCD相机。

进一步，所述单色光光弹图像采集装置包括：单色光光源S和沿单色光光源S轴线方向上依次设置的起偏P、第一四分之一波片Q1、载荷装置M、第二四分之一波片Q2、检偏镜A、工业CCD相机。