散斑干涉相位条纹图的频域滤波处理

王永红，李骏睿，孙建飞，刘 佩，杨连祥，2

(1.合肥工业大学仪器科学与光电学院，安徽合肥230009;

2.美国奥克兰大学机械工程系，密歇根罗切斯特48309)

1 引言

散斑干涉测量技术利用激光散斑作为位移信息的载体，对物体的表面形变、位移、震动进行测量，是一种非接触、测量精度高的实时全场光学测量技术［1-3］。利用时间相移技术［4-5］生成的干涉相位条纹图被包裹于［－π，π］之间，为了获得真实的相位分布，需要进行相位解包裹计算。但是生成的包裹相位图含有大量的噪声，严重影响了相位解包裹的结果和精度，甚至会因噪声过大而造成相位解包裹的失败。图1(a)为利用时间相移技术得到的一幅原始包裹相位图像，可以看出图中存在大量的散斑噪声。图1(b)为其沿x轴截面上的相位分布图，从图中可以看出，此时的相位图含有大量的噪声干扰，这样的相位图无法实现解包裹处理。因此，在相位解包之前，需要对包裹的相位图进行滤波去噪处理。如何有效地去除条纹图的散斑噪声成为电子散斑干涉测量技术的关键问题。

图1 原始相位图及x向相位分布Fig.1 Raw phase map and phase distribution in x direction

图2 传统滤波效果图Fig.2 Filtered phase map using conventional methods

近年来国内外许多学者做了大量的研究工作，如中值滤波、均值滤波、傅里叶变换滤波等［6-8］传统的滤波方法，在滤掉散斑噪声的同时，也会滤掉、模糊许多有用的信息。如均值滤波丢失了原始相位图中的相位跳变信息和“尖峰”信息，模糊了条纹的边界(见图2(a))。中值滤波虽然保留了相位跳变信息(见图2(b))，但……