机器视觉测量技术5条纹图像处理课件.ppt

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1、第五章干涉条纹图像处理图像不一致，图像不显著，图像变形干涉条纹图像处理的目的是精确地、自动地提取条纹图的相位场分布，从而得出待测的物理量分布。随机噪声：由电子、热、光敏不均，光栅或物体不清造成条纹图噪声。系统噪声：背景光强的变化和条纹幅值的变化使图像质量退化(对比度弱，背景太强、太弱，变化大).一.干涉条纹图像处理各种干涉条纹图的光强分布可用数学形式表达为：I（x,y）=I0(x,y)+I1(x,y)cosφ(x,y)+In(x,y)其中，I0(x,y)为背景光强I1(x,y)为条纹幅值φ(x,y)为相位场In

2、(x,y)为可加性随机噪声1.干涉条纹数学形式与特性条纹图分布特征：①I（x,y）是唯一可测的量，即已知量，φ(x,y)为有待测量求解的物理量.②条纹图是对相位场φ(x,y)的余弦调制结果，表现为条纹分布。③IO(x,y)为变化的背景光强场，它主要取决于环境光场及被测物体的表面光学特征.④I1(x,y)是变化的条纹幅值，也称条纹对比度。主要取决于光源、环境等条件。⑤条纹间距、条纹密度或条纹的空间频率表示相位场的变化梯度，变化梯度越大，条纹越密。同时决定灰度分布的变化梯度。,即在切线上，相位场与灰度变化大约为零所

3、以条纹等值线对应于相位等值线p为某个求导方向在法线上，相位场与灰度梯度变化最大⑥条纹方位分布表示了相位变化的梯度方向在条纹的切线方向t上：在条纹的法线方向n上：⑦由于cosφ的周期性，只能测量出相位场的2π主值⑧若只考虑cosφ的周期性的影响，条纹的中心线点的相位为nπ.⑨由于余弦的偶函数性cosφ=cos(-φ),若没有其它光验信息，则无法从图像灰度信息中确定相位的符号⑩相位场的物理意义取决于所用的实验技术。即是那种实验干涉条纹图（距离、位移、振幅、变形等）二.数字条纹倍增法①双幅图条纹倍增法条纹等差线中，有

4、明场和暗场等差线之分，互为相反暗场ID=Id暗场IL=IlIR(x,y)=Il=Id②任意相移双图条纹倍增法一幅条纹图使其相位场平移△φ两幅图作如下运算其中Ic为常量,用以保持倍增后图像位于[0,255]中③单幅图条纹两倍倍增法将一幅条纹图背景和条纹振幅在全场常数化I(x,y)=I0+I1cosφ(x,y)做简单运算④单幅图条纹三倍倍增法对上述正则化条纹图,利用下面的三角公式作变换就实现了三倍倍增.三.条纹图像旋滤波算法旋滤波思想：找出条纹的切线方向，只在切线方向上对条纹图进行低通滤波。找出条纹灰度的等值线，在

5、灰度等值线上作低通滤波这样既滤掉噪声，又不对条纹产生模糊、畸变效应。构造一个一维滤波窗口>>绕当前像素点旋转一周>>确定条纹切线方向>>在切线方向进行低通滤波。步骤：①以当前点为中心的n×n像素点窗口内,等角度间隔的方向滤波线②在每条方向滤波线上，计算其灰度平均值A：ij表示当前点的位置，k表示第k个方向③计算每个方向线上各点灰度值与该线均值之差的绝对值之和，或均方差或表示了K方向上的灰度分布的变化④在条纹的切线kk方向，取极小值⑤沿条纹切线方向kk进行一维中值滤波或均值滤波中值滤波：将该方向排序为中值的灰度取

6、代当前点的灰度。（可滤去孤立的大噪声）均值滤波：将该方向灰度平均值取代当前点的灰度。（可滤去高斯分布的随机噪声）⑥对条纹图全场每个点重复上述步骤。（旋滤波可对一幅条纹图应用多次）