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剪切散斑干涉术在无损检测领域有较大的应用前景。现有剪切散斑干涉术及装置在实验室内能较好地实现静态无损检测,但是环境振动及被测目标的刚体运动严重限制剪切散斑干涉术的精度和应用范围。因此,本文以动态剪切散斑相移干涉术为研究对象,介绍剪切散斑相移干涉术的基本原理,理论分析其局限性及其改进方法;开展剪切散斑相移干涉术的模拟仿真、刚体运动补偿算法研究和动态相位提取算法研究,得到若干有意义的结果。 第一部分介绍了剪切散斑干涉术的光路结构和基本原理,并对其局限性进行理论分析,分析结果表明:动态测量时相邻散斑图间的相关系数降低会导致散斑条纹对比度降低。 第二部分开展了剪切散斑干涉术的仿真模拟。采用ASAP(@)软件仿真模拟剪切散斑干涉系统,通过设置系统参数,如激光波长,模拟得到散斑图,该方法为进一步深入研究动态剪切散斑干涉术提供了一种有效的方法。深入研究了两种从散斑图中获得散斑条纹的算法:相减法和相关法,仿真模拟结果表明:相关法获得的散斑条纹比相减法具有更高的对比度和信噪比。 第三部分研究了剪切散斑干涉术的运动补偿。理论分析结果表明,散斑图间的强度相关长度和其相位相关长度是一致的。为实现刚体运动补偿,提出了光强平移重组法和相位平移重组法,数值模式和实验结果表明两种刚体运动补偿方法都是有效的,而且是等效。实验结果表明,通过光强平移重组法可补偿面内刚体平移和离面刚体运动约为0.2mm和0.5mm。 第四部分开发了剪切散斑相移干涉术的动态相位提取算法。(1)为克服常规条纹分析算法(傅里叶变换法)不能准确地从剪切散斑条纹中提取相位信息,提出了一种基于光流计算和螺旋相位变换的算法,该算法先利用光流法从相邻散斑条纹中得到条纹的方向图,然后利用螺旋相位变换求得每帧条纹图对应的相位分布。数值模拟和实验结果表明:该方法比常规的傅里叶变换法具有更高的精度,更适合分析动态剪切散斑条纹。(2)提出了基于主元分析的随机相移剪切散斑图分析算法,该算法采用相关法从随机相移散斑图中获得随机相移条纹图,然后利用主元分析算法(PCA)从一组随机相移条纹图中提取动态相位分布。实验结果表明,相关法处理散斑图所得的随机相移条纹图具有较高信噪比,PCA提取的相位具有较高的精度和效率。(3)为准确地获得被测目标内的缺陷信息,提出了一种基于剪切散斑条纹视频及其相位视频的缺陷信息识别方法,通过视频可更直观地确定缺陷位置和大小信息。 本文的研究,初步阐述了动态剪切散斑相移干涉术,对该测量技术存在的问题进行深入分析,提出了可行的改进方法,并通过数值模拟和实验结果验证了改进方法的有效性,具有一定科学意义和应用价值。