方向偏微分方程滤波模型的研究及其应用

论文摘要

电子散斑干涉技术(ESPI)是一种对光学粗糙表面进行非接触无损计量的技术。它是在激光、视频、电子及数字图像处理等基础上发展起来的现代光测技术,具有高精度、高灵敏、全场、实时测量等特点,被广泛的应用于物体的振动、位移、应变以及医学诊断等方面的测量中。对电子散斑条纹图和相位图的处理分析是我们获取有关物体信息的主要手段之一。但是由实验得到的电子散斑条纹图和相位图中总是伴随着强烈的噪声,导致我们无法直接利用这些图像正确的分析物体信息,所以我们有必要对电子散斑条纹图和相位图进行滤波预处理,提高图像的平滑度,去除噪声的影响。研究更好的滤波处理方法,对ESPI图像处理技术的发展十分重要。方向性是ESPI条纹图与相位图的一个重要特征,对于指导滤波具有重要作用。利用偏微分方程(PDE)对ESPI图像进行处理通常能取得比较好的结果。本文针对电子散斑条纹图与相位图的方向性特点提出了方向偏微分方程滤波模型,将其应用在电子散斑干涉条纹图与相位图滤波处理中,并与相关的偏微分方程模型的滤波结果进行了比较。根据实验结果,新的模型显著的改善了图像质量:(1)对于电子散斑条纹图能够很好的保留细密条纹特征;(2)对于较为细密的相位图既能去除噪声也能很好的保持相位跳变信息。这种方法为进一步的图像处理奠定了基础,取得了预期的目标,有着较高的实用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 数字图像处理及图像去噪方法概述
• 1.2 基于偏微分方程的图像处理方法发展简介
• 1.3 电子散斑干涉测量技术概述
• 1.4 本文的主要工作
• 第二章 方向图的提取
• 2.1 方向图的提取方法
• 2.1.1 平面拟合方法
• 2.1.2 最小二乘法
• 2.1.3 平面拟合与最小二乘法相结合
• 2.2 方向图的对比
• 2.3 本章小结
• 第三章 方向偏微分方程滤波方法
• 3.1 经典的偏微分方程滤波模型
• 3.1.1 常系数热传导平滑方程
• 3.1.2 退化扩散模型
• 3.1.3 选择退化扩散模型
• 3.2 方向偏微分方程模型
• 3.3 基于方向的耦合偏微分方程及其离散化
• 3.3.1 改进的耦合偏微分方程滤波模型
• 3.3.2 方程的离散化
• 3.4 本章小结
• 第四章 方向偏微分方程模型在ESPI 条纹图和相位图中的应用
• 4.1 方向偏微分方程滤波模型在电子散斑条纹图中的应用
• 4.1.1 双光束法测量面内位移
• 4.1.2 双光束法测量离面位移
• 4.1.3 实验结果对比
• 4.1.4 实验结果分析
• 4.2 方向偏微分方程滤波模型在电子散斑相位图中的应用
• 4.2.1 由相移技术获得相位图简介
• 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