论文部分内容阅读
电子散斑干涉(Electronic Speckle Pattern Interferometry, ESPI)具有测量精度高、全场、非接触、灵敏度高、实时快速等优点,可用于物体的三维形貌和变形的测量。电子散斑干涉直接观测到的是散斑条纹图样,利用数字图像处理计算出变形相位,只有解调出条纹图中每一点的相位信息,才可以得到全场的相位,实现变形测量。但是散斑图像存在大量的噪声,对准确提取相位信息带来较大的难度,散斑条纹图的滤波处理成为研究的一个热点。 涡旋光(Optical Vortices)具有螺旋相位结构和确定的光子轨道角动量,是一种特殊的光场,广泛应用于光学微操纵、量子信息处理和数据编码等领域,本文将涡旋光应用于光学测量,为今后的变形测量提供了一种新的途径。本文的研究主要包括以下四个方面。 1.回顾了电子散斑干涉测量方法的发展历史以及电子散斑干涉的原理。 2.介绍了几种电子散斑条纹图的滤波方法及其原理,并对其优缺点进行了比较和总结。 3.介绍无阈值的窗口傅里叶变换滤波方法的原理和方法,通过对窗口内条纹频率幅值的扫描,寻找条纹频率幅值的最大值作为滤波标准,得到最佳滤波图像,缩短了计算时间,解决了窗口傅里叶变换滤波中需要设定阈值的问题。通过对散斑条纹图像的滤波,证明了该算法的可行性和良好的滤波效果。 4.将涡旋光应用于物体的变形测量,以测量物体的离面位移为例,分析讨论了涡旋光变形测量的原理和方法。模拟了涡旋参考光平面物光以及物光、参考光均为涡旋光时变形前后的干涉图样,分析了涡旋光的拓扑荷值对干涉图样的影响,通过相移方法得到了物体变形相位图,计算得到的相位结果与理论值相吻合。实验证明涡旋光可以应用于物体的变形测量,为变形测量提供了一种新的途径。