[发明专利]一种光学干涉条纹快速处理方法

摘要

本发明通过二维连续小波分析方法，针对数字干涉图，设计基于可编程逻辑器件的高速干涉条纹相位提取算法。本发明利用二维快速傅立叶变换实现二维连续小波变换(2D-CWT)，给出干涉条纹相位提取快速实现算法的FPGA实现，在实现中能对2D-CWT的缩放因子和旋转因子等参数的设置，以及对不同母小波(核函数)的选择。本发明对基于二维连续小波变换的光学干涉条纹相位提取技术具有重要意义，可为基于干涉图分析的光学测量技术在工业领域的应用提供有效可靠的分析方法。

主权项

一种光学干涉条纹快速处理实现方法，其特征在于按照以下步骤进行：步骤1.通过干涉仪和振动平台，对待测对象进行测试，并利用高速摄像机采集干涉图，输入至图像数据缓存模块；图像数据缓存模块，用于缓存至少2帧高速采集的干涉图数据，通过先进先出队列实现，图像数据缓存模块包括干涉图输入接口，用于连接高速摄像设备以读取干涉图；图像大小设置接口，用于设置干涉图的尺寸以调整缓存区每帧数据的大小；图像缓存设置接口，用于指定缓存区的帧数和缓存的方式；步骤2.设置2D‑CWT参数设置模块，包括母小波设置接口，用于指定参与后续计算的小波核函数类型；缩放因子和旋转因子设置接口，用于输入参与后续计算的缩放因子序列的起始值和步进大小，以及旋转因子序列的起始值和步进大小；步骤3：二维小波核函数频谱模块和二维图像频谱模块对步骤1中图像数据缓存模块输入的干涉图进行2D‑CWT变换；二维小波核函数频谱模块，用于根据步骤2中2D‑CWT参数设置模块输入的母小波类型，计算母小波的频谱；根据输入的缩放因子序列的起始值和步进大小，计算完整的缩放因子序列；根据输入的旋转因子序列的起始值和步进大小，计算完整的旋转因子序列；二维图像频谱模块，用于对缓存处理后的干涉图进行快速傅立叶变换，得到干涉图的频谱；在频域中进行2D‑CWT变换的公式如下：$W(u,s,\mathrm{\θ})={\∫}_{R^2}\hat{I}\left(\mathrm{\ω}\right){\widehat{\mathrm{\ψ}}}^{*}\left({\mathrm{sr}}_{-\mathrm{\θ}}\left(\mathrm{\ω}\right)\right)e^{i\·\mathrm{\ω}\·u}{d}^2\mathrm{\ω}$其中I，ψ，u，s，θ，x，ω分别代表干涉图，小波核函数，位移因子，缩放因子，旋转因子，二维时域空间坐标和频域空间坐标；r_θ是标准2×2旋转矩阵；符号*代表复共轭，^代表傅立叶变换；R²代表二维实数空间，通过傅立叶变换，完成2D‑CWT变换；步骤4.小波脊提取模块，用于计算经过步骤3中2D‑CWT变换后的小波脊数据；根据步骤3中缩放因子序列和旋转因子序列，取每一对缩放因子和旋转因子，计算I(x)的2D‑CWT变换时，每一次变换都有一对参数因子(s，θ)与之相对应，在完成所有(s，θ)对的计算后，需要比较每一次2D‑CWT变换后的结果，进而得到小波脊序列，以便对高速采样的干涉条纹图进行相位提取，并在提取过程中实现脊点参数设置模块；步骤5.干涉图分析结果生成模块，用于根据步骤4中的小波脊序列生成干涉图相位数据和幅度数据；小波脊数据是复数，利用其实部和虚部数据计算出幅度值和相位值，从而得到与干涉图对应的相位图和幅度图。