散斑相位条纹图滤波参数优化的实验研究文献综述

 2022-11-01 02:11
  1. 文献综述(或调研报告):

众所周知,电子散斑干涉技术和错位散斑干涉技术[1,2]是用于测量物体表面变形场和表面轮廓的技术。运用相移法或其他适用的技术,使被测的变形场或表面轮廓以模为2pi;的包络相位图形式表示,这样的相位图称为相位条纹图。主要由于散斑去相关的影响[3],此时产生的相位条纹图受噪声的影响非常大。为了能够评估被测的相位条纹图,这些噪声必须通过某种方式解决。

评估相位干涉图的常见方法是应用一个带有从2times;2到7times;7内核的正/余弦均值过滤器评估一到三次,然后展开过滤后的相位条纹图。这个过程表明,过滤和展开相位条纹图的算法可用于商业软件包。由于这个过程的结果的满意度远低于在大多数情况下的满意度,所以在过去的二十年里,人们已经投入很多努力来改善过滤和展开算法。

在我们看来,根据我们在这块领域的经验可以得出,评估相位条纹图的问题可通过两种极端的观点来解决。如果该算法能达到足够的高质量,那么几乎完美形成的相位条纹图的展开就微不足道了,这就意味着已经不需要其他花式相位展开算法了。在第二种观点中,人们全部集中于改善相位展开算法。如果这个算法可以直接展开未过滤的相位条纹图,那么所形成的相位图仅包含一小部分残余的加性噪声,而这个噪声可以十分容易地通过均值过滤器进行消除。这样一来,就不需要一个特殊的算法来过滤相位条纹图了。

在这篇文章中,我们并不想讨论以上两种观点的优缺点。在这里,我们只是采用了第一种观点,因为我们提出的滤波方法近似于上述第一种观点的理想状态。我们将证明,尽管我们的方法简单,但它明显优于目前可行的最好的滤波算法,如:尺度空间滤波器[4]和Pfister的部分递归滤波器[5]。我们的方法的基本想法是,运用较弱的正/余弦均值滤波器20到30次,而不是正常强度下进行的两到三次。为了得到最好的结果,我们根据要过滤的图像,来判断是否使用各向异性均值过滤器。极为重要的是,在单一地重复过滤步骤的过程中,图像往往在下一个过滤步骤开始前就又重新计算了。如果发现了这个规律,那么不断重复的过程就将直接造成了一个自动适应滤波的效果:稀疏条纹将用一步一步逐渐增大的压力来过滤,相反,密集条纹在过滤前几个步骤后就不再进行过滤了,这也使得密集条纹不会变得模糊。

1 Aebischer H A, Stephan W. A simple and effective method for filtering speckle interferometric phase fringe patterns[J]. Optics Communications. 2004(238): 245-251(阅读后翻译成中文)

2 伏思华,林珲,于起峰等. 电子散斑相位主值图的等值线正余弦滤波方法[J]. 光学学报,2007(27):864-870

3 Qian KM, Wang H, Gao W, etal. Phase extraction from arbitrary phase-shift fringe patterns with noise suppression[J]. Optics and Lasers in Engineering. 2010(48): 684-689

4 Escalante N, Villa J, Rosa I D L, etal. 2-D continuous wavelet transform for ESPI phase-maps denoising[J]. Optics and Lasers in Engineering, 2013(51): 1060-1065

5 Qian F, Wang X, Wang X, etal. Adaptive filter for unwrapping noisy phase image in phase stepping interferometry[J]. Optics and Laser Technology, 2001(33): 479-486

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