基于傅里叶变换的三维表面重构

零件的表面形貌对机械性能有重要影响。由于实测的表面包含噪声,不适于分析,需要对表面进行重构。离散傅里叶变换可以把时域的数据转化到频域内,通过分析幅-频分布,可以确定表面信息。本文以傅里叶变换为基础,提出了一种根据高度参数进行表面重构的方法。     

通过傅里叶变换测量多表面面形

为了更简便、准确地测量透明平行板,提出了一种基于区域生长算法与傅里叶变换的单幅三表面干涉条纹相位恢复方法。通过傅里叶变化将三表面干涉条纹图由空域变化到频谱域。不同表面的干涉条纹在频谱域中对应的位置不同,通过改变区域生长算法中的参数,提取出合适的区域,最终得到面形。该方法可以由单幅三表面干涉条纹图同时得到透明平行板前后两个表面的面形。分析了由算法求得的表面面形的误差,通过叠加分离的双表面干涉图与原三条纹图进行比较,得到相应的误差分布图,通过误差分布图可以改善算法的精度。将得到的面形与Zygo干涉仪得到的面形进行对比,发现该方法测量精度较高,其相位提取误差PV值小于0.12λ,RMS值小于0.065λ;重复性得到验证,其重复率可靠度优于λ/100。测量到的面形与物体真实面形接近,测量方法更加简便。     

基于傅里叶变换和Gyrator变换的图像加密

基于傅里叶变换和Gyrator变换对图像进行加密。将原始图像和第一个随机相位函数叠加后做傅里叶变换,然后将频域信息减去第二个随机相位函数后得到一个复函数。复函数经过Gyrator变换得到加密图像,将第二个随机相位函数作为相位密钥,同时将Gyrator变换角度作为密钥,由此增大了密钥空间和增强了系统安全性。通过数字方法对图像进行加密,解密过程用光学装置实现。计算机模拟结果表明,该加密方法解密图像质量好,系统安全性良好。     

傅里叶变换表面离化离子迁移率谱仪

表面离化离子迁移率谱仪是一种可用于痕量含氮有机污染物检测的装置,具有灵敏度高、响应快等特点。文中尝试将傅里叶变换技术应用于表面离化离子迁移率谱仪,以提高表面离化离子利用率,从而提高仪器的信噪比。以三乙胺检测为例,比较了线性扫频和步进扫频两种工作模式。结果表明,与传统单周期扫描法相比,傅里叶变换表面离化离子迁移率谱仪的信噪比提高约3～5倍;线性扫频模式有更短的检测周期和较高的信噪比;在相近信噪比条件下,线性扫频模式傅里叶变换离子迁移率谱仪的扫描周期仅是多周期扫描信号平均法用时的1/4,因而更适用于快速检测。     

傅里叶变换光谱经典计算技术

详细讨论了傅里叶变换光谱仪从干涉图数据获得复原光谱的三种经典计算技术，给出了数学表达式及干涉图计算过程，比较了三种计算优缺点，为正确选择计算方法提供了理论依据。     

基于傅里叶变换的确定性相位去包裹算法的应用研究

针对强相位跳变,特别是噪声存在时的相位去包裹问题,介绍了一种基于傅里叶变换的确定性相位去包裹算法,并从数学上对该算法进行了详细推导。理论推导和具体的应用实例表明,该算法突破了现有算法的一些局限性,是一种与路径无关、去噪的快速、高精度相位去包裹方法。     

傅里叶变换光谱学中切趾函数对相位校正的影响

研究了傅里叶变换光谱学中采用不同切趾函数对相位校正的影响,进行了模拟数据计算和实验光谱研究。理论分析和实验结果表明:采用Mertz相位校正法,不同切趾函数对校正结果影响很小;但采用Forman相位校正法时,不同切趾函数对校正结果的影响明显不同。Formsn法时余弦函数的校正效果最佳,Happ-Genzel函数次之,而市售仪器中常用的三角形切趾函数效果不好。     

基于红外光谱傅里叶变换的SPR分析技术

本文介绍了一种新的表面等离子共振(SPR)检测方法,该方法基于红外光谱傅里叶变换技术(FTIR),不同于常规的SPR检测方式,其工作于较宽的红外光谱带上.本文给出了FTIR-SPR的仪器结构图,并详细叙述了FTIR最主要的部分即迈克耳逊干涉仪的工作原理.本文还给出了光学傅里叶变换的数学公式以及物理学解释.在此波段上的SPR具有一些新特性,例如SPR信号很窄,从而角度分辨率很高,以及更深的消逝波探针深度.这将有助于细胞生理、膜生长等相关的生物工程学、生物物理学研究,并且硅在该范围内具有可穿透性,因此有可能实现SPR传感器的微型化.     

基于傅里叶变换的数字散斑照相测量

提出了基于傅里叶变换的双曝光散斑场的全场数字化测量。对双曝光散斑图进行傅里叶变换得到条纹图以灰度归一法和相位构造法将其优化,获取低噪声、高对比度的散斑干涉条纹。平面位移的测量实验结果表明,数字散斑照相技术适合计算机进行自动条纹识别和位移场计算,能得到较为精确的水平位移值,可实现变形场的精准测量。     

Fractal surface synthesis based on two dimensional discrete Fourier transform

The discrete Fourier transform（DFT） is used for fractional Brownian motion（FBM） surface synthesis in tribology（i.e., contact, sliding, and sealing, etc）. However, the relationship between fractal parameters（fractal dimension and scale factor） and traditional parameters, the influence of fractal parameters on surface appearance, have not been deeply discussed yet. These lead to some kind of difficulty to ensure the synthesized surfaces with ideal fractal characteristic, required traditional parameters and geometric appearance. A quantitative relationship between fractal parameters and the root mean square deviation of surface （Sq） is derived based on the energy conservation property between the space and frequency domain of DFT. Under the stability assumption, the power spectrum of a FBM surface is composed of concentric circles strictly, a series of FBM surfaces with prescribed Sq could be synthesized with given fractal dimension, scale factor, and sampling numbers, but the ten-point height（Sz）, the skewness（Ssk） and the kurtosis（Sku） are still in random, where the probability distributions of Sz and Ssk are approximately normal distribution. Furthermore, by iterative searching, a surface with desired Abbott-Firestone curve could be obtained among those surfaces. An intuitive explanation for the influence of fractal dimension and scale factor on surface appearance is obtained by discussing the effects on the ratio of energy between high and low frequency components. Based on the relationship between Sq and surface energy, a filtering method of surface with controllable Sq is proposed. The proposed research ensures the synthesized surfaces possess ideal FBM properties with prescribed Sq, offers a method for selecting desired Abbott-Firestone curve of synthesized fractal surfaces, and makes it possible to control the Sq of surfaces after filtering.     

改进的傅里叶变换在Rugate滤光片设计中的应用

傅里叶变换是设计Rugate滤光片最有效的解析方法之一。然而这种解析方法内在的近似性导致了设计结果与目标结果总是存在着一定的偏差。现提出一种改进的傅里叶变换方法,提高设计结果与目标结果的逼真度。将光谱函数的模与位相作为两个独立的变量分别优化。可以在有效控制折射率范围的情况下,设计出与目标结果一致的光谱曲线。     

基于调制度分割的物体轮廓有效测量区域自动识别方法

提出了采用调制度阈值分割技术进行物体轮廓有效测量区域自动识别的一种新方法,克服了投射条纹三维测量技术中由于阴影、条纹断裂、局部镜面反射、暗背景、采样不足以及外来的噪声等因素,使得被测物体表面存在无效测量区域(相位数据不可靠区域)的问题.采用了时域相位去包裹技术,保证了无效区域的相位数据不会影响到有效测量区域的相位数据.与有效测量区域相比,无效区域的调制度明显较低,对调制度直方图进行分析,借鉴图像分割的思想,采用了迭代算法自动求解最佳阈值,辨识物体轮廓测量的有效测量区域和无效测量区域,实现了单视角测量的自动化过程.车灯反射体测量实验证明了这种方法的优越性和可靠性.     

3D surface form error evaluation using high definition metrology

This paper presents an approach to evaluate 3D surface form error of machined surface using high definition metrology that can measure millions of data points representing the entire surface. A data preprocessing method was developed to convert the mass data into a height-encoded and position-maintained gray image. With the converted image, a modified gray level co-occurrence matrix method was adopted to extract 3D surface form error characteristics, including entropy, contrast and correlation. Entropy measures the randomness of surface height distribution. Contrast indicates the degree of surface local deviations. Correlation could be used to identify different machining techniques. These characteristics can be used with flatness together to evaluate 3D surface form error of large complex surface.     

基于分数阶傅立叶变换的图像加密研究

介绍了分数阶傅立叶变换理论和基于DFT核矩阵特征分解的分数阶傅立叶变换离散化方法;提出了一种基于分数阶傅立叶变换理论和双随机相位编码技术的图像加密方法,该方法不仅可以有效地对图像进行加密,而且能够准确地再现原图像,恢复后的图像和原图像一致。分数阶傅立叶域双随机相位编码对解码参数误差比较敏感,这样就提高了图像的保密性。最后通过实验验证了该方法的有效性。     

非接触三维曲面测量

本文综述了非接触三雄由面测量的全息等高技术、莫尔等高技术、光三角法及坐标测量法。     

用于FTS干涉图信号处理的多阶带通滤波器研究

滤波技术的应用是傅里叶变换光谱仪对于光源光谱再现的关键,利用连续时间滤波器Max274设计了Chebyshev带通滤波器,结合实际研制的16阶带通滤波器性能与设计指标符合较好.限制了傅里叶变换光谱仪测量频宽,有效克服了光谱仪光谱测量中汞灯光源交流信号的影响.     

基于傅里叶相位差的抗噪声位移估计算法

提出了一种利用连续图像相位谱的差估计运动目标位移的抗噪声算法。根据傅里叶相移特性,用连续两幅图像相位谱差的周期性变化或剖面的斜率计算图像中运动物体的位移。向量滤波的应用在去除噪声的同时,有效保留了周期性信号在一个周期结束点的跳变性质。分段拟合是从周期性信号中计算斜率的合理方法。本算法在频域估计运动位移,能够克服背景光照变化的影响,克服10％的高斯白噪声,分辨率达到一个像素。