一族各向异性方向滤波模板的构造及应用

论文摘要

电子散斑干涉(ESPI)测试技术是上世纪六十年代末逐渐兴起的一种现代光学测试技术,是集计算机图像处理技术、激光全息干涉技术、电子技术与一体的现代高科技成果。该技术不仅可以研究粗糙表面本身,而且还可以研究它的形状和位置的变化,因此被广泛应用于物体的振动、位移、应变等变形测量和无损检测。然而ESPI散斑条纹图和相位图含有很强的固有散斑噪声,严重影响了ESPI相位的提取。因此如何去除噪声干扰,获得高质量的散斑干涉条纹图和相位图是ESPI技术应用的关键。方向性是ESPI条纹图与相位图的一个重要特征,对于滤波具有重要的指导作用,尤其对密度变化较大的ESPI条纹图与相位图的处理,考虑条纹的方向性是十分必要的。本文的主要工作:(1)简要地回顾了三种典型的方向性滤波方法,包括:沿切线方向滤波的二阶方向偏微分方程滤波模型、正则化二次方向成本函数滤波模型以及既能沿切线又能沿法线滤波的一致性增强扩散方程滤波模型的原理及滤波方法,然后对一致性增强扩散滤波模型进行了简化改进,并分析和比较了这三个滤波模型各自的优缺点。(2)本文从图像锐化的角度出发,借鉴拉普拉斯锐化算子,构建了一族带有方向性的空间滤波模板并详细阐述了其推导过程。为了对细条纹和粗条纹同时获得较理想的滤波效果,本文又对推导出的方向性空间滤波模板进行了改进。(3)将改进的方向性滤波模板应用在电子散斑干涉条纹图与相位图的滤波处理中,并与其它方向性滤波模型进行了滤波性能的比较。本文提出的方向性空域滤波模板的主要优点:简单、直观、实用,因此具有较高的应用价值,滤波效果理想,滤波后图像对比度高,滤波的同时能够很好的保持条纹的边缘。实验结果和与其它方向滤波方法的比较展示了我们方向性空域滤波模板的性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 数字图像处理与模板滤波概述
• 1.2 各向异性偏微分方程图像滤波方法简介
• 1.2.1 发展历史与现状
• 1.2.2 几种经典的各向异性偏微分方程滤波模型
• 1.2.2.1 Perona-Malik 模型
• 1.2.2.2 退化扩散滤波模型
• 1.2.2.3 选择退化扩散滤波模型
• 1.3 电子散斑干涉测试技术概述
• 1.3.1 基本原理
• 1.3.2 发展历史与现状
• 1.4 本文的主要工作
• 第二章 用于ESPI滤波的三种典型方向滤波方法
• 2.1 二阶方向偏微分方程滤波模型
• 2.2 正则化二次方向成本函数滤波模型
• 2.3 一致性增强扩散方程滤波模型
• 2.3.1 原始模型
• 2.3.2 本文的改进
• 2.4 本章小结
• 第三章 方向性空间滤波模板的原理及构造
• 3.1 传统的空间滤波及其模板
• 3.1.1 均值滤波
• 3.1.2 中值滤波
• 3.1.3 高斯滤波
• 3.2 一族各向异性方向滤波模板的构造
• 3.2.1 图像的微分锐化——拉普拉斯算子
• 3.2.2 方向性滤波模板的推导
• 3.2.2.1 方向滤波算子的建立
• 3.2.2.2 模板的构造
• 3.2.2.2.1 中心差分格式
• 3.2.2.2.2 九点差分格式
• 3.2.2.2.3 高阶差分格式
• 3.3 对方向性滤波模板的改进
• 3.4 方向滤波模板中参数的选取规则
• 3.5 本章小结
• 第四章 方向性空间滤波模板在ESPI条纹图和相位图中的应用
• 4.1 方向性空间滤波模板在电子散斑条纹图中的应用
• 4.1.1 电子散斑条纹图的获取
• 4.1.1.1 双光束测量面内位移
• 4.1.1.2 双光束测量离面位移
• 4.1.2 方向性滤波模板与方向性PDE模型的滤波性能比较
• 4.1.3 实验结果分析
• 4.2 方向性空间滤波模板在电子散斑相位图中的应用
• 4.2.1 电子散斑相位图的获取
• 4.2.2 实验结果对比
• 4.2.3 实验结果分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢