光涡旋阵列位移测量模拟

将光学涡旋点阵与电子散斑干涉技术相结合,提出了一种基于涡旋光干涉特性测量物体离面位移的新方法.利用三束光干涉产生光涡旋点阵作为物光,模拟了物体变形前后与平面波干涉的图样.推导得出光流场运动矢量场与干涉图样条纹频率、变形相位场之间的关系.模拟计算得到的三维位移相位场与理论值相吻合.模拟结果表明,光学涡旋点阵用于物体变形的测量,提高了测量灵敏度,为相位测量提供了新方法.     

基于条纹投影的三维轮廓测量新方法

针对条纹投影技术中提取物体高度比较复杂的问题,提出了一种光线跟踪法测量物体轮廓的新技术.利用投影物面即空间光调制器和成像面的相位对应关系,求出被测物体的高度.这种方法对系统结构没有平行性要求,也不需要对整个测量系统进行参数标定和复杂的坐标转换标定,而是用投影条纹图和成像条纹图的相位对应关系来得到空间投影直线和空间成像直线的方程,其交点就是物体的空间坐标.这是一种全场测量的方法,适合测量陡度小的静止物体,并通过实验论证了该方法具有测量速度快、工程上容易实现和测量精度稳定等优点.     

应用Matlab图像处理技术的位相物体的位相测量

组建了一种实用的测量相位物体相位的系统,主要介绍其系统结构、基于LabView平台的硬件组件的连接、软件部分的图像处理算法的设计,并将其应用于位相光栅相位的定量检测.实验结果表明:该测量系统结构简单、重复性好、稳定性高、数据采集自动化,能较好的再现位相光栅的结构,并得到相位光栅相位分布假彩色图、灰度图及三维分布图.对相位物体的相位以及其它光学参数如厚度、折射率的测量具有一定的应用价值.     

相位物体相位测量系统

组建了一种实用的测量相位物体相位的系统,主要介绍其系统结构、基于LabView平台的硬件组件的连接、软件部分的图像处理算法的设计,并将其应用于位相光栅相位的定量检测.实验结果表明:该测量系统结构简单、重复性好、稳定性高、数据采集自动化,能较好地再现位相光栅的结构,并得到相位光栅相位分布假彩色图、灰度图及三维分布图.对相位物体的相位以及其它光学参数如厚度、折射率的测量具有一定的应用价值.     

基于三角形光强分布光栅投影的三维测量方法

针对相位测量轮廓术中正弦光栅制作工艺复杂的问题,提出一种基于三角形光强分布光栅投影测量物体三维形貌的方法.测量时,将三角形光强分布光栅投影到被测物体表面,摄像机获取变形条纹图,通过系统参数和条纹图携带的相位信息求解出物体的三维面形.推导出通过三角形光强分布光栅求解相位的公式.实验结果表明,提出的方法具有较高的精度和可行性.     

用时间域相位解包法测量不连续物体的三维轮廓

针对传统相位解包方法不能测量不连续物体轮廓的问题,提出了一种基于时间域相位解包的傅里叶变换技术.该技术采用先投影一系列间距随时间变化的正弦条纹图到被测物体上,再用电荷耦合器件和图像采集卡来获取由物体面形调制而变形的条纹图,并沿时间轴对这些变形条纹做傅里叶变换、滤波和反变换,然后沿时间轴解包,得到图像上每个时刻每个像素点的相位.由此得到的相位值在像面内是相互独立并且是沿时间轴变化的,这个相位变化率包含有物体的高度信息.实验表明,该技术成功地解决了不连续物体的轮廓测量问题,与传统的空间相位解包方法相比,该技术最大的优点是能够方便、准确地测量不连续和大陡度物体的轮廓.     

基于高阶强度传输方程改进的相位物体层析重建算法

经典的层析成像方法通常只考虑物体的强度重建,往往丢失了包含物体更多信息的相位。强度传输方程作为一种经典的相位恢复算法,能够直接从强度反演出相位。文中提出了一种能够层析重建物体相位信息的新算法,该算法在高阶强度传输方程的基础上进行改进,通过将高阶强度传输方程求解得到的初始相位值代入多平面迭代来降低系统误差,恢复出具有更高精度的相位结果,再经过滤波反投影重建物体的三维相位信息,在反投影重建过程中加入了旋转中心校正的步骤以使重建结果更为精确。实验结果表明,该算法在解决由于强度微分近似约束造成的相位精度低问题的同时,可以获得高精度的物体三维相位重建结果。     

基于4f系统的数字全息表面三维形貌恢复技术

提出一种用于表面三维形貌恢复的数字全息显微方法．通过记录经4f系统放大的物体实像的离轴菲涅尔数字全息图，由数字再现技术获得物体的放大像，由此计算出物体相位反差像，从而得到物体的微观形貌．实验结果表明当物体位于4f系统的前焦面时，可以消除相位信息中的附加相位因子，不需相位补偿即可获得准确的表面三维形貌信息．     

基于高倍物镜的相位显微成像方法

当前基于干涉技术的相位显微成像方法已经被广泛研究,但基于非干涉方法(相位恢复)的相位显微成像研究还很少.本文将相位恢复与显微成像技术相结合,提出并论证了一种基于高倍物镜的相位显微成像方法,适用于微米级相位型物体的显微成像.该方法简单有效,针对高倍物镜显微系统的特性,采用同时移动CCD及显微物镜的拍摄方法,解决了传统拍摄模式下,高倍物镜的采样距离无法满足成像关系的问题.通过CCD采集物面在不同传播的距离衍射放大像,利用测得的强度信息重建物体相位信息.采用直径5μm的聚苯乙烯微球作为待重建样品,使用100×物镜进行显微成像实验.相位分布重建结果反映了样品真实高度的分布变化,证明了该方法的有效性.与基于干涉技术的相位显微方法相比,该方法所使用的实验装置更加简单,易于操作且成本更低.对于生物细胞或组织等相位型样品的厚度或折射率分布测量具有实际应用意义.     

边缘检测技术在解相位模糊研究中的应用

研究了星载InSAR三维成像中解相位模糊的问题,给出了一种利用边缘检测技术解相位模糊的方法.利用三峡地区的L波段SIR-C并行轨道数据进行实验,在对一些常用的边缘检测算法进行比较的基础上,选用了Sobel和Prewitt算子进行干涉纹检测,获得了比较满意的实验结果.     

实时测量表面形貌的正弦调制半导体激光干涉仪

设计了一种实时测量表面形貌的正弦相位调制半导体激光干涉仪,对其抗干扰的实时测量原理进行了分析．在该正弦相位调制干涉仪中,利用高速图像传感器探测干涉信号,该干涉信号通过信号处理电路实时鉴相得到被测表面所对应的相位分布,即可实时获得待测量物体的表面形貌．在实验中,测量了楔形光学平板的表面形貌,测量点为30×30个,测量时间小于10ms,重复测量精度为4．3nm．实验结果表明该正弦相位调制干涉仪的有效性．     

基于遗传算法的相位差异技术图像恢复

相位差异技术利用焦面图像和固定离焦面图像信息,联合估计波前相位和目标物体.本文论述了相位差异技术的基本理论,由于其评价函数变量多、非线性、无约束条件、计算量非常大的特点提出了将遗传算法运用于相位差异技术.利用计算机开展了大量的模拟仿真实验,仿真实验结果表明,基于遗传算法的相位差异技术可以较准确地恢复光学系统的波前相位信息和目标物体.设计了一个将相位差异技术运用于成像系统的传感器,验证了相位差异技术提高图像清晰度和计算相位波前的能力.     

时间相位解包裹方法在三维形貌测量系统中的应用

将广义时间相位解包裹方法和影栅方法相结合,设计实现了一种基于时间相位解包裹方法的三维形貌测量系统。首先采集投影物体表面上的调制影栅图案,然后使用时间相位解包裹方法获取影栅图被调制前后的解包裹相位差图,据此重建物体三维形貌。给出了相位求解的原理及实现流程,进行了实验测试。实测结果表明,系统能够高效率、高精度地重建物体表面形貌。     

一种快速时间相位展开方法

为了实现物体形貌的快速三维测量,提出了一种基于四步相移的快速时间相位展开方法.与传统四步相移不同,增加了2幅相连周期相移量相差为π的条纹图.根据四步相移条纹图获取包裹相位,通过增加的2幅条纹图结合四步相移条纹图中的2幅获得辅助相位.最后通过包裹相位和辅助相位共同确定条纹级次,所得条纹级次不易出错.与格雷码和相位编码方法相比,该方法只需要6幅条纹图且算法简单,可以实现物体形貌的快速测量.实验结果验证了所提方法的可行性,测量的均方根误差(RMSE)为0.037 mm.     

改进的三步相位测量轮廓术

提出一种的可控制相移量的新三维测量方法,按照预定的相移量将三幅等相移正弦光栅图设定好,由投影仪投影该三幅光栅图到待测物体表面,对应采集三帧变形条纹图,通过改进的相位计算模型提取相位,结合高度映射公式计算出物体三维面形.新改进的方法可以有效地提高测量精度,仿真实验表明了该方法的有效性.     

气流分布的白光再现全息图

本文提出采用体记录方式,并用相位物体散射光照明的二次曝光法记录相位物体差异信息,以及应用物理显影方法获得了高衍射效率的白光再现干涉全息图。重现象轮廓清晰明亮,提取差异信息效果显著,是一种实验操作简单、图片携带方便、便于观测的好方法。     

基于小波变换的投影光栅条纹分析

投影光栅条纹相位法通常用于三维物体形貌的测量.采用小波变换直接提取单幅光栅条纹图像的相位分布,不需要进行相位展开,即可得到物体表面轮廓.给出了小波分析应用在空间载波光栅条纹相位分析中的理论推导证明、计算机模拟以及实验验证结果,讨论了小波分析的抗噪能力,证实了该方法的可行性.     

一种新的基于二值图像的边缘检测算法

边缘检测是数字图像处理中常用的一种技术,可以捕获图像中物体的重要特征.介绍了几种经典的边缘检测算子,提出了一种基于二值图像的边缘检测方法.该方法不用对图像求导,仅统计每个像素点的8邻域值的情况,即可确定该像素点是否为边缘点.实验表明,该方法用于二值图像时,检测效果较理想.     

基于层内相关性的小波相位边缘检测

图像的边缘检测是提取图像信息的主要方法,是计算机视觉和图像识别的基础,传统的边缘检测大都是基于各种算子的,这些算子在检测边缘的同时特别是对含噪图像的边缘检测难以达到理想的效果.充分利用小波变换的特点,提出一种基于层内相关性的小波相位边缘检测方法,利用小波变换后边缘点与周围局部范围内各点在相位上的相关性提取边缘.实验结果表明,本文方法在很好的检测出边缘的同时,并有较强的去噪功能.     

基于曲波变换的边缘检测技术研究

曲波变换是一种新的多尺度表示方式,其系数包含位置和尺度信息.本文通过对曲波变换系数的分析,提出一种对各层系数区别处理的方式来加强图像边缘信息的方法.实验表明该方法能明显地加强灰暗部分物体的边缘.