应用复Morlet小波变换分析条纹图相位

针对在使用干涉、Moiré偏折等方法进行流场高速动态测量时条纹图中大量无效数据对计算结果的影响,提出了一种基于连续小波变换的条纹图相位分析方法.利用小波变换的瞬时条纹频率分析能力,选用复Morlet小波及合适的小波参数,使得条纹图的小波变换模极大值与其调制度系数成正比,将其作为加权最小二乘法相位展开算法的权值,保证了相位有效展开.使用曲线拟合进行小波变换脊定位,缩短了定位时间并消除了噪声干扰.仿真实验显示,使用该方法得到的分析结果与实际相位值的相对误差小于0.01％;内波流场测量实验显示,使用该方法进行条纹图分析,密度梯度测量精度达到了5×10-6g/cm4.结果表明,用该方法进行条纹图相位分析可以有效消除无效数据对结果的不利影响,相位展开有效可靠,分析结果精度高.     

条纹投影三维形貌测量的变分模态分解相位提取

针对条纹投影三维形貌测量涉及的相位提取,提出了一种基于变分模态分解的单幅条纹投影相位提取方法。通过建立变分模态分解模型和极小化变分模态分解将单幅投影条纹图分解成背景部分、条纹部分和噪声部分。然后对得到条纹部分进行Hilbert变换和反正切变换得到包裹相位;对其进行质量导向相位解包裹和Zernike多项式去载频得到解包裹相位。将该方法与Fourier变换、连续小波变换进行了对比,结果显示:本文提出的相位提取方法相位误差为3.14×10-4,小于Fourier变换和连续小波变换方法对应的误差3.30×10-4和6.52×10-4。模拟和实验结果表明:本文提出的方法在处理具有边缘信息投影条纹图时具有优势,能够提取出更准确的相位信息,可有效地用于含边缘不连续和突起的三维物体测量。     

三灰度编码相位展开方法条纹投影轮廓术

为了通过减少条纹投影轮廓术所需投影和采集的条纹图像数量,提高三维测量速度,提出了一种用于条纹投影轮廓术的三灰度编码相位展开方法.投影仪投射5幅条纹图像到被测物体表面,包括三幅正弦相移条纹图像和两幅三灰度编码图像,由相机采集经物体表面调制的变形条纹图.通过相机采集到的三幅变形正弦相移条纹图像计算包裹相位.通过相机采集的三...     

齿面干涉图像的相位解包裹算法对比研究

齿面干涉图像具有局部散斑、边缘杂散条纹、疏密不均和条纹粘连等噪声特征。为了寻找适用于处理齿面干涉图像噪声特征的解包裹算法,选取枝切法、相位导数偏差法的质量图引导法、最小二乘法、傅里叶变换轮廓术以及傅里叶变换的质量图引导法等 5 种算法,分析其对齿面干涉图像噪声处理的解包裹特点,通过对比分析解包裹相位图以及结果图中相位数据曲线,得出相位导数偏差的质量图引导法相比于其他算法解包裹精度高,能较好地抑制因噪声严重导致的解包裹相位突变、连续波动等问题。     

基于改进价值函数和三维相位展开的动态三维测量方法研究

针对物体连续变化过程的三维测量,提出了一种有效的动态三维测量方法。该方法采用基于改进价值函数的二维小波变换解包裹相位、三维相位展开方法得到实际相位。其突出优势在于3个方面,首先仅需一幅光栅条纹图案即可重建物体三维面形,可实现高速动态三维测量;其次相较于基于直接最大模和基于价值函数的二维小波变换小波脊提取算法,基于改进价值函数的小波脊提取算法具有更好的抑噪能力;最后,提出了一种三维相位展开方法,在二维相位展开路径上引入了时间轴方向,从而实现了大梯度物体的相位展开,同时说明了三维相位展开的适用条件。仿真对比了直接最大模的二维小波变换法、基于价值函数的二维小波变换法和基于改进价值函数的二维小波变换法的解包裹相位效果,同时对多种二维相位展开方法、所提三维展开方法进行仿真对比与分析,最后对连续凸起曲面进行了实验比较,证明所提方法可用于物体连续变化过程的动态三维测量。     

基于二维连续小波变换的三维轮廓测量技术比较研究

为解决在物体高度梯度变化较大的情况下三维轮廓测量技术的测量精度问题,将连续小波变换应用到三维轮廓测量技术中.开展了基于2d-paul和2d-morlet连续小波变换轮廓术研究,进行了三维轮廓测量术比较分析,建立了小波“脊”相位与高度之间的关系,提出了在物体高度梯度变化较大的情况下基于2d-paul算法优于2d-morlet算法.在对比分析的基础上对两种连续小波变换轮廓测量技术的测量精度进行了评价,进行了Matlab和实测试验.研究结果表明：物体高度梯度变化较大的情况下适合采用2d-paul算法,其能更有效地提高三维轮廓测量技术的测量精度.     

基于价值函数的二维小波变换小波脊提取算法

条纹图存在噪声干扰时,将二维小波变换系数模的最大值作为小波脊,会产生较大误差。针对这一问题,提出了基于价值函数的二维小波变换小波脊提取算法。首先,提取二维小波变换系数模的最大值点,并将最大值90%的局部极值点提取出来,共同作为小波脊候选点;其次,在模上引入尺度因子的梯度,建立价值函数进而评估所有候选点的价值,利用对数Logistic模型进行权值调整改进,从而得到更加合理的价值估计;最后,使用动态规划思想准确找出最优的小波脊线,提取脊线处的相位即可得到包裹相位。其优势在于能准确解调信噪比较低的条纹图案,抗噪性能优于直接最大模的小波脊提取;并且只需投影一幅条纹图案即可重建物体形貌,可用于恶劣环境下的动态三维测量。计算机仿真和实验结果表明,对于含有噪声污染的条纹图,所提算法相较于最大模的小波脊提取算法,三维形貌恢复精度明显提高;而相较于全部局部极值点提取,其运算时间缩短了46.9%。同时,应用不同母小波于所提方法,仿真结果表明二维Cauchy小波具有更好的方向性和更高的精度。     

基于Mexican Hat小波变换和区域生长的光学轮廓术的研究

提出了一种新的基于结构光投影的光学轮廓术的测量算法.该算法利用Hilbert变换和Mexican Hat小波变换进行相位提取,利用小波变换的平滑功能实现初步滤噪和消除高次谐波.然后利用基于截断相位差统计分布和区域生长算法进行解包,并通过对无效点的判断和解包后的邻域平滑实现了准确的相位解包.文中通过仿真计算证明了该方法较...     

小波变换和加权圆周期中值算法的InSAR干涉纹图除噪

针对InSAR中干涉相位条纹图的除噪滤波,提出了一种基于小波变换和加权圆周期中值算法的干涉纹图除噪方法,阐述了该方法的设计思想和具体算法实现步骤。实验结果证明该方法不仅有效地抑制了干涉纹图中的噪声,并且较好的保持了干涉纹图的相位信息。     

基于光栅相位法三维重构技术研究

投影光栅相位法（PMP）是一种基于光栅投影和相位测量的光学三维轮廓测量技术,可实现物体表面三维轮廓的自动测量。提出了结合投影仪移轴技术的平行光轴系统,利用计算机编程生成具有高对比度和高亮度、有相差的正弦光栅,用数字投影仪LCD将这些条纹依次投射到被测物体表面,由CCD摄像机获取受物体表面面形调制的变形光栅像,根据数字相移算法计算出相位分布再通过相位展开恢复出连续相位分布,由相位．高度关系最终求出物体轮廓的三维数据信息。针对该原理进行了阐述,并给出了详尽的算法及实验结果。通过MATLAB实验仿真,对条纹图像进行处理和轮廓重构。模拟实验证明,这种测量方法快速高效、分辨率高,且易于实现。     

基于dbN小波变换和自适应高斯滤波的齿面干涉图像相位滤波方法

齿轮齿面形貌的激光干涉测量中，由于齿面高度差较大，采集到的干涉图像中难以避免存在条纹密集区域，容易出现局部条纹粘连、错切等现象，增加了相位噪声和解包裹难度。分析了包裹相位图中条纹密度分布规律，提出了一种基于dbN小波变换和自适应高斯滤波的齿面干涉图像相位去噪方法。首先，利用小波变换分解出包裹相位图中常表现为高频信号的噪声，采用软阈值去噪滤除部分高频噪声；其次，根据包裹相位图频域特征，结合自适应高斯滤波进一步对高频噪声进行迭代滤波处理；最后，设计了相关实验，通过与经典的滤波方法进行对比，所提方法不仅能够有效滤除条纹较为密集的包裹相位图中的相位噪声，而且更大限度地保留了图像细节信息，证明了所提方法的有效性和正确性。     

基于三维傅里叶变换的胸腹表面测量

鉴于人体胸腹表面三维运动测量在精确放疗等医学领域中的重要应用背景,提出一种三维傅里叶条纹分析与三频时间相位展开相结合的三维傅里叶变换胸腹表面测量方法。投射一幅不同频率三原色余弦条纹组成的图案,每采集一幅图像就能实现相应时刻胸腹表面的三维形状测量;将动态条纹图像序列作为一个三维序列整体,通过三维傅里叶变换并结合三维高斯滤波器提取折叠相位。无干扰时其均方根误差不超过0.005rad,峰谷值误差不超过0.015rad,其抗干扰能力高于二维傅里叶条纹分析和其他胸腹表面三维傅里叶条纹分析方法;通过三频时间相位展开方法进行折叠相位展开,在限定条件下绝对相位的误差不超过折叠相位的误差。理论分析和实验结果表明,本文方法能实现人体胸腹表面的三维动态测量。     

Reconstruction technique for off-axis electron holography using coarse fringes

A reconstruction technique for off-axis electron holography not requiring Fourier transformation is presented. Background intensity and amplitude modulation recorded in a hologram are normalized using an envelope function, and a cosine-function image corresponding to interference fringes is retrieved from the hologram. A reconstructed phase image is then calculated from the retrieved cosine image. After phase unwrapping, the phases due to carrier frequency and Fresnel diffraction from the biprism are removed using a reference hologram, and the corrected phase image is obtained. One advantage of this method is that the spatial resolution does not rely on the interference fringe spacing. Another advantage is that the phase image has no artifacts due to windowing of the sideband, which occurs in the usual Fourier-transformation method. Details of the calculation process and demonstrations of the method using a latex sphere particle and self-assembled Co nanoparticles are described.     

基于脉冲耦合神经网络模型的小波自适应斑点噪声滤除算法

分析了维纳滤波原理和脉冲耦合神经网络(PCNN)模型的特点,根据斑点噪声统计模型的特征,结合小波变换方法,提出了一种基于PCNN模型的小波自适应斑点噪声滤除算法(W-PCNN-WD)来改善超声图像质量.首先,对超声图像进行对数变换,使斑点噪声转换为加性噪声;对医学图像进行维纳滤波处理,计算其加性噪声的标准方差,并以此作为小波阈值.然后,利用小波变换对图像进行预处理,利用PCNN在小波域中对小波系数进行相应的修正.最后,进行小波逆变换和指数变换,获得滤除噪声的图像.结果表明:本文提出的滤波方法优于其他滤波方法,当噪声方差为0.01时,本文滤波算法获得的峰值信噪比(PSNR)比经Wiener滤波方法获得的高出9 dB.该滤波方法能在有效去除超声斑点噪声的基础上保留图像的边缘细节信息,极大地改善了图像的视觉质量.     

3D measurement of crater wear by phase shifting method

In this paper, a new method of non-contact tool wear measurement is presented. It employs a phase shifting method using fringe patterns to measure crater wear by constructing a 3D map of the tool insert. Four fringe patterns with various phase-shifts are projected onto the rake face of the tool upon which four gray-level images are captured. By solving and then unwrapping the phase map with the four images, a 3D profile of the tool is obtained to provide the overall size of the crater wear land. Sample tool inserts with various crater wear surfaces have been evaluated with the method and the results demonstrate that the system is robust to ambient light and is accurate and applicable for use in real industrial environment to measure crater wear.     

Two-dimensional fringe projection for three-dimensional shape measurements by using the CWT phase gradient method

This paper describes an optical measurement technique for the two-dimensional fringe pattern (by introducing the carrier frequencies in two spatial directions x and y) by the continuous wavelet transform (CWT) phase gradient method. Such transforms based on the Morlet and Paul wavelets have been applied to image rows and columns one by one and then added to find the final phase distribution, without using any unwrapping algorithms. This technique is compared with the S-transform phase gradient method. Numerical simulations and actual experiments are carried out to show the validity of this technique for finding the phase distributions.