计算机毕业论文_条纹图象的数字化自动分析处理技术

条纹图象的数字化自动分析处理技术

摘要：条纹中心法和相位分析法是光学条纹图象数字化自动分析处理的重要方法，此文章简单地介绍了条纹中心法技术分析处理光学条纹图象的过程并对条纹中心的提取、条纹级数的确定与插值等关键技术做了重点说明；文章还讨论了光学条纹图象数字化自动分析处理软件的编制。还介绍了相位分析技术, 并对相位分析的关键技术——相位的滤波和解包络方法做重点说明。文中给出了相位解包络的实例并讨论了图象数字化自动分析处理技术的实际状

关键词：光学条纹图象; 条纹中心; 自动分析处理; 相位分析; 相位移动; 相位解包络Abstract:Abstract Fringe center method and Abstract Phase analysismethod are very important digital processing technique for automatic fringe，patterns analysis ispresented The techniquesof fringe center detecton fringeorder determ ination.and interpolation are explicated in detail Finally the program of digitalprocessing technique for automatic，fringe patterns analysis is discusses.fringe patterns analysis is presented Some effective techniques of phase filtering and unw rapping are,explicated in detail Examples of unw rapping phase data are given and the applications of digitalprocessing techniques for automatic fringe patterns analysis are discussed

Keywords: Fringe patterns , Fringe center ,Automatic analysis , Phase analysis ;Phase shift; Phase unw rapping.

1 引言

数字图像处理是对图像进行分析、加工、和处理，使其满足视觉、心理以及其他要求的技术。图像处理是信号处理在图像域上的一个应用。目前大多数的图像是以数字形式存储，因而图像处理很多情况下指数字图像处理。此外，基于光学理论的处理方法依然占有重要的地位。

根据70年代以来, 随着计算机尤其是微型计算机技术的迅速发展, 光学测量条纹图象的数字处理技术成为新的研究热点。条纹图象的数字化处理技术基本上分为两类: 基于条纹亮度分析的条纹中心法和基于时间与空间相位分析的相位法/近些年来, 人们在条纹图象处理的相位分析技术方面做了大量工作, 相位实验及分析方法成为目前光学测量领域的主流但是, 基于条纹亮度分析的条纹中心技术仍然是条纹图象数字化自动分析处理方法中的活跃一员；在某些情况下, 例如对由以前的实验重现的条纹图象进行分析处理以及实验仪器不能引入相移装置或引入相移的目的是条纹倍增时, 条纹中心技术是条纹图象数字化自动分析处理的唯一可用方法；本文将对条纹图象计算机数字化自动处理技术的条纹中心法做简要但较为全面的介绍, 对若干重要的关键技术将作较详细的说明；自80 年代以来, 光学测量条纹图象处理和相位分析技术方面得到了越来越广泛的研究与应用, 相位实验及分析方法成为目前光学测量领域的主流同条纹中心方法相比, 相位分析方法具有以下优点: 1 相位分析方法的处理精

度比条纹中心方法高; 2 相位分析方法处理过程简单, 自动化程度高1本文将对条纹图象计算机数字化自动处理技术的相位分析法做简要但较为全面的介绍, 对相位分析中最关键的技术2相位的滤波与解包络技术将作较详细的说明。

2 正文

2.1条纹图象数字化自动分析处理的条纹中心法

采用条纹中心法对条纹图象进行数字化自动分析处理的流程如图1 所示

图1条纹中心法流程示意图

Fig.1 Flow chart of fringe centermetho

2.1.1条纹图象的采集和存储

一个典型的图象采集处理系统如图 2 所示,该系统只需要一台计算机与一套摄象机1CCD实验条纹图象经过摄象机输入到计算机, 由CCD计算机软件控制图象的实时显示, 并随时可进行图象的采集和存储。

图2典型的条纹图象采集处理系统

Fig 2Typicalhardware configuration for fringe analysis

2.1.2条纹图象的预处理

实验采集到的图象不可避免地存在噪音, 这对于条纹分析处理是不利的, 所以必须采用图象预处理方法减小噪音的影响1.常用图象预处理方法有: 图象的直方图改善增强、图象的滤波平滑，图象的锐化等，其中图象的滤波平滑是采用条纹中心法进行条纹图象分析处理时最有效的方法.事实上, 图象的增强和图象的锐化往往作用不大甚至带来负面影响. 图象的滤波平滑预处理技术可分为两大类:空域法和频域法鉴于图象预处理是一种应用较广的技术, 以下仅针对光学测量条纹图象的特点作简要说明。

2.1.3条纹中心的检测

早期的应用很广的二值化提取条纹中心线方法现已被条纹极值检测方法取代从理论上讲, 检测条纹中心即为沿条纹的法向方向来寻求条纹亮度的极大(小)值点尽管目前已有不少条纹中心检测方法, 但其中大部分算法具有一定的局限性.大量实验结果表明, 5×5窗口极值检测法是最为简单而且也是最为有效的通用条纹中心检测方法之一其原理如下:对于图 4 所示的以待测象素点为中心的P005×5 象素窗口, 如果下列四个关系条件中有两个或两个以上得到满足, 那么象素点即为条纹P00中心点。

需要说明的是, 采用上述极值检测方法所得到的条纹中心骨架的宽度往往大于1个象素, 必须对此条纹进行细化相应的成熟算法有算法、算法等,在实际运用中, 对于条纹的间断部分可采用“半”条纹中心骨架点即满足四个关系中的一个与细化结合, 得到较为理想的条纹中心条纹中心检测

2.1.4条纹常规修整

对于大部分条纹缺陷, 可以用自动方法修整;对于较复杂的无法利用各种算法自动修整的缺陷, 则只能以人机交互的方式手工完成.。