尹宝银[1]2002年在《图像上散斑的消除》文中研究说明图像上散斑是一种常见的现象。一种是在相干波存在的领域内，散斑的存在是很难避免的，诸如全息学，相干处理，相干成像，合成孔径雷达，声成像，星体观察和微波等领域都有散斑的存在。另一种是在非相干的情况下，由于传播介质的不均匀性，例如空气中存在的颗粒状尘埃物质，还有由于某些原因造成的在物体本身表面上就存在的散斑，例如一片叶子表面上的斑点等等。总之，凡图像上的无规则的斑点我们都称之为图像上的散斑。 图像上散斑的存在不仅影响像的分辨率，而且使像的外观被散斑场的颗粒状结构所调制，对于观察极为不利。因此，人们设法对散斑进行消除或减弱。但以前人们所研究的减弱散斑的技术和方法都主要集中在相干成像情况下对激光散斑而采取的措施或方法。或用相干滤波的光信息处理方法对散斑进行消除或减弱。但是，这两种方法都有它的局限性。它不能对一般情况下图像上的散斑进行有效的消除或减弱，这是因为。第一，对激光散斑的消除是在成像的过程中通过有限孔径扫描的方法，即利用有限孔径扫描像场或扫描光瞳平面的方法，使激光散斑得以减弱，这是因为激光散斑的形成是一个随机分布迭加的结果，通过上述方法就改变了他们的统计特性，从而使散斑得以平均化，但对图像上的散斑点，形成过程已经结束，而已固化在图像上，这种亢法显然不能直接用来消除图像上的散斑。第二，若利用相干滤波的方法来消除图像上的散斑，当图像上的空间频率和散斑的空间频率相差比较大时，可以通过低通(或高通)滤波的方法来消除图像的散斑，但这也将导致图像上的高频(或低频)信息损失掉，而影响图像的清晰度或对比度。或在相干滤波系统中在频谱面上采用补偿滤波器(即逆滤波器)对图像进行恢复或消模糊，这主要是用于处理在摄影时，由于图像系统像差，目标和底片之间相对运动，离焦，大气扰动等因素，记录下的模糊像。因此单纯使用上述任何一种方法来减弱或消除图像上的散斑都将难于奏效，不可能达到理想的效果。 由于对现成的已固化在图像上的散斑如何减弱或消除而未见涉及，然而这种情况恰恰是现实中大量存在的，所以研究如何减弱图像上的散斑是很有现实意义的。本文就针对这一情况进行了研究，我们研究发现若利用4F系统用扩束准直的激光照在带有散斑的图像上，然后在频谱面上用可运动的孔径对频谱进行扫描，这时在像面就会得到重新合成的图像，这是由于原图像上的散斑在每时通过孔径 的加权值不同，这样在各个时刻散斑点在像面上的位置就不会在同一位置，在像 面上原图像上的散斑点得以积分平均化，从而使得图像上散斑得以比较好的消除 或碱弱，而原图像上的像则是一个有规则的迭加，从而在像面上的像是原图像上 的像的再现。 本文通过对利用有限运动孔径扫描像场或扫描光膨平面的方法而仗激光散斑 得以减弱进行了理论分析，分别得出了被减弱的散斑的统计特性的表达式；时间 平均的自相关函数和时问平均强度的概率密度函数，而且这些被减弱的散斑的统 计特性仅依赖孔径的形状和它的运动方式。并对4F系统对图像的处理作了简要的 论述，并椎导出了对频谱面上利用有限孔径的转动而在像面上使散斑得以强度平 均化的概率密度函数。这就从理论上阐述了利用4F系统在频谱面上用运动的孔径 对频谱进行扫描而使图像上散斑得以减弱的理论根据。并为此作了大量的实验验 证，从而证实利用4F系统在频谱面上用可运动的有限孔径对频谱进行扫描消除或 减弱图像上的散斑的方法是行之有效的，而且简单易行，不失为一个具有实用价 值的图像处理方法。
尹宝银, 戴海涛, 王应宗[2]2002年在《图像上散斑的消除》文中指出由各种原因造成图像上的随机分布斑点我们统称之为图像上的散斑。本文提出了利用4F系统在频谱面上用可运动的有限孔径对频谱进行扫描的方法来消除已固化在图像上的散斑 ,并对此方法进行了理论分析和实验验证 ,从而得到一个有效可行的消斑方法。
徐仰惠[3]2015年在《激光投影显示中散斑的测量与评价》文中指出散斑的存在严重影响了激光显示的成像质量,阻碍了激光显示进入市场的步伐,客观的评价不同投影系统、不同消散斑方法的优劣,就需要标准化散斑测量系统,人作为显示系统最终的观察者,搭建出模拟人眼的散斑测量系统显得尤为重要。本论文主要针对激光投影显示系统中的散斑的测量与评价方法进行了研究,主要研究内容如下：一、结合散斑的统计特性及人眼的光学特性和视觉特性,对人眼对激光投影显示系统中散斑的感知特性进行了分析。由于散斑对比度作为一个评价散斑强弱的参量,对测量装置的依赖性很强,重点分析了成像透镜的景深、通光孔径、F数、到屏幕的距离、曝光时间等参量对所测散斑对比度的影响。二、根据分析结果,总结了基于散斑对比度的散斑测量的整体思路及操作步骤,实验研究了成像透镜的F数、焦距、到屏幕的距离、曝光时间等参量对所测散斑对比度的影响,并根据实验结果,结合人眼的光学特性,搭建了一套与人眼相匹配的散斑测量系统。叁、鉴于仅凭借散斑对比度评价散斑的不足,提出了用散斑图样的功率谱密度函数从散斑严重程度、各向异性和颗粒度叁个方面测量和评价散斑的消除效果的方法,并详细分析了用功率谱密度函数测量评价散斑的原理,实验验证了基于功率谱密度函数测量评价散斑的可行性,最后对基于散斑对比度的测量评价方法与基于功率谱密度函数的测量评价方法进行了比较。本文研究结果对散斑测量系统的参数选择与设计以及不同消散斑方法的评价具有一定参考价值。
彭辉[4]2007年在《斜程湍流大气中激光雷达成像的散斑特性分析》文中提出本文主要研究了斜程湍流大气中激光雷达成像的散斑特性。首先对自由空间中粗糙面散斑的统计特性做了一个全面的综述,包括其强度、相位、相关函数等统计特性。然后建立了包含湍流内、外尺度效应的简化折射率谱密度函数,应用斜程传输修正Rytov理论和ITU-R大气结构常数模型,对斜程湍流大气中激光束传输的大气闪烁、漂移与展宽、到达角起伏效应进行了讨论及数值计算。从广义惠更斯-菲涅尔原理出发讨论了考虑对数振幅起伏时湍流大气中散斑的统计特性,给出了单色及多色散斑场相关统计量的计算公式并进行了讨论。利用复合分布模型,推导了湍流大气中激光散斑场强度的单点及双点概率密度函数的公式,计算了强度的联合矩并与实验值进行了比较。最后从湍流大气中光波的闪烁概率分布和目标散斑的概率分布出发,得到两者的联合概率分布,对受大气湍流噪声和目标散斑噪声影响的激光雷达成像进行了仿真。
徐美芳, 高文宏, 石云波, 李江澜[5]2014年在《级联散射片引入多重散射机制的激光散斑抑制》文中指出散斑抑制是阻碍以激光为光源的显示技术发展的技术瓶颈。通过实验分析了散射片的发散角、级联散射片的数量和它们之间的间距对散射光束相关面积宽度的影响。在级联散射片和光通管构成的散射体的基础上,利用多重散射理论解释了级联散射片减弱激光相干性的现象。基于积分散斑的统计学理论,推导了CCD积分时间T内捕获的散斑图样的强度自协方差函数与散斑对比度之间的关系,并明确了级联散射片对运动散射片位移的影响,从而达到抑制散斑的目的。实验结果表明,将散射体与运动散射片相结合不仅提高了整体光能利用率,在检测器积分时间1/30s内还能将散斑对比度从0.753降低到0.069。
徐美芳, 王浩全, 高文宏, 闫杰[6]2015年在《激光投影系统中影响散斑抑制的参数分析》文中指出基于激光投影显示系统中散斑形成机理,从理论上分析了影响投影系统中散斑抑制的两个关键参数,即统计独立散斑图像数量N和探测器成像镜头在观测屏上一个分辨基元内投影镜头分辨基元的数量M。参数M或N值的增大,都将有效降低散斑图像的对比度,但即使投射到屏幕上的独立散斑图像数目N实现巨大,即N→∞,也只能将散斑图像对比度降至1/M。在简化投影系统中,利用旋转小散射片产生统计独立散斑图像的方法,通过系统实验,比较了同一散斑抑制技术用于激光非投影和投影系统中散斑抑制的程度,以及投影镜头F数和探测器成像镜头F数的变化对参数M和散斑抑制的影响。结果表明:对于相同N值和检测条件,投影镜头的存在使散斑图像对比度从0.146提高到了0.427,呈现的散斑更严重,且投影镜头F数的增大还会进一步恶化散斑图像,这使得激光投影系统的小型化受到挑战。
陶刚[7]2002年在《时间序列变形场的检测技术理论及其应用研究》文中指出散斑干涉或电子散斑干涉（ESPI）计量应用于连续运动或变形物体时，就会产生一个时变的散斑干涉场。通过摄像系统连续地采集这一时变散斑场，可获得一系列时间序列散斑干涉图。本论文通过对序列散斑图上各点在时间轴上散斑强度调制函数的变化进行分析，提出了一种基于时间序列的散斑干涉场的相位解调方法，进而获得物体全场变形信息。这种方法只需要普通的电子散斑干涉系统，就可以达到高精度的测量，而无需相移或载波装置。对于时间序列散斑计量理论，本文对其在实际应用中可能产生的计算误差进行了详细分析，并且给出了几种减小计算误差的方法。另外，对于实验中的某些系统参数进行了讨论，并给出了相应的系统参数的选择原则和一些结论。在前面所提出的理论基础之上，本文对该方法在实际工程中的应用做出了大量的工作。本文利用时间序列法实现了汽车前灯配光镜的热变形检测、压电陶瓷片的超低频振动分析以及火箭固体燃料的动态力学特性研究。其中对于压电陶瓷片的超低频振动分析是国际上首次使用普通的电子散斑干涉系统（无相移、载波等设备引入）对超低频振动物体进行连续的高精度的振动分析，这对于将来应用序列光学干涉方法研究物体振动是具有开创性和指导性意义的。在火箭固体燃料动态力学特性研究中，时间序列法成功的给出了固体燃料的蠕变曲线和蠕变速率曲线，并且给出了其热变形和蠕变不同时刻的全场位移分布。将时间序列散斑干涉计量方法引入材料蠕变特性的研究在国际上尚属首次，该研究对于将来材料力学性能的研究又提供了一有力的分析工具，并为以后该领域的研究提供了有力的理论和实验依据。最后，本文作者基于时间序列法开发出了一套集多模式图像采集和时间序列相位解调为一体的图像采集和处理软件。
邱建军[8]2010年在《激光散斑衬比成像流速测量准确性改善方法研究》文中研究指明激光散斑衬比成像方法以其快速、高分辨、无需扫描即可实现大范围内二维流速成像的特点,在脑组织、皮肤、眼底视网膜、关节以及肠系膜等生物组织血流检测中取得了重要应用,为反映生物组织功能活动、揭示重大疾病产生机制以及药效评价提供了重要的研究工具。同时,该方法以其快速、非接触、系统结构简单等特点在种子活力快速检测中具有重要的潜在应用价值,为农业生产中选种、育种以及作物储藏研究提供了潜在的检测手段。然而激光散斑衬比成像方法无论在方法学还是应用层面都存在诸多问题需要解决、改进和深入研究。因此,本文选择从方法学和应用两方面对激光散斑衬比成像方法展开研究。在方法学层面,从理论计算、数值模拟和模型实验等方面对激光散斑衬比成像中涉及的若干重要问题展开探讨,包括：空间分辨率与衬比测量准确性的关系；成像系统噪声对衬比测量准确性的影响；速度测量线性范围；散斑尺寸对静态散斑衬比和动态散斑衬比的影响；几种衬比分析方法性能的比较。在应用层面,对激光散斑衬比成像方法应用于种子活性检测的有效性进行实验验证,对几种激光散斑数据分析方法的性能及各自的成像条件进行比较和分析。本文取得的主要研究结果如下：(1)针对现有的激光散斑模拟方法的局限性,发展了基于变量相关的时间积分动态散斑模拟方法,并将该方法与模型实验相结合,对激光散斑衬比成像系统性能进行了分析：指出在保证速度测量准确性的前提下,当不考虑CCD像素尺寸对空间分辨率影响时,激光散斑衬比成像空间分辨率一般为光学系统最高分辨率的一半；CCD噪声中光散粒噪声和直流噪声和对弱光下的衬比测量准确性影响较大,在平均光强低于200 counts时衬比测量误差可达10%以上；布朗运动的差异导致成像系统对不同散射样品的速度测量线性范围不同。(2)研究了散斑尺寸对激光散斑衬比成像的影响。提出了局域静态散斑空间衬比与散斑尺寸和空间窗长度关系的近似表达式,为激光散斑衬比成像中合理的散斑尺寸的选取提供了指导；对动态散斑的研究表明,不同散斑尺寸下CCD像素空间积分效应对空间衬比和时间衬比的影响具有等价性,但散斑尺寸对空间域上有效统计像素数的影响较大,而对时间域上有效统计像素数的影响较小,从而解释了激光散斑衬比成像在血流速度测量中,时间衬比分析方法比空间衬比分析方法需要更少的统计像素数即可获得准确的衬比均值的原因。(3)比较了已有的几种基于时间统计与空间统计相结合的衬比分析方法。数值模拟和动物实验研究均表明,时空联合衬比分析方法(stLASCA)的衬比均值最大测量误差约5%,而时间平均的空间衬比分析方法(sLASCA)和空间平均的时间衬比分析方法(tLASCA)的衬比均值最大测量误差为13%以上,而叁种方法的统计噪声相当,表明在各态历经条件下stLASCA方法统计准确性高于sLASCA和tLASCA方法。(4)对吸胀的玉米种子散斑图像处理结果表明,激光散斑衬比分析方法(sLASCA和tLASCA)和激光散斑时间微分方法可在10s以内完成单个种子活力检测,获得的图像对比度分别为0.26、0.32和0.57。对发芽初期的玉米种子散斑图像处理结果表明,激光散斑时间微分方法在5 ms曝光时间下获得的图像对比度最高,但难以获取运动速度的细节差异,而激光散斑衬比分析方法在500 ms以上曝光时间下,可以明显显示胚轴与其他部位的流速差异。
伍小平[9]2010年在《近40年光力学进展的回顾》文中提出近40年来,由于激光的出现,使光力学测试的理论和技术有了快速的发展,测试技术丰富多彩。特别是数字图像处理硬件和软件的飞速发展,使光力学方法成为了常规的技术,在基础研究的探索和解决工程实际问题中,都发挥了重要的作用。本文对该阶段的主要进展,做一个简要的回顾。上世纪60年代激光的问世推动了光测实验力学的发展;70～80年代光测方法的发展着重于信息获得方面;90年代以后,数字图像处理技术的迅速发展,在信息提取的能力方面有了质的变化。如今,光测实验力学不仅灵敏度大大提高,而且已发展为常规的测试手段和现场测试技术。
李翔宇[10]2015年在《瞬态形变的散斑干涉测量技术研究》文中研究指明工程材料和结构瞬态形变的测量与分析,是评价其安全性、适用性和可靠性的常用手段之一。作为光测力学的重要组成部分,散斑干涉测量多用于粗糙表面形变或位移的无损检测。该技术通过分析散斑干涉图的相位变化来实现物面变化的测量,具有全场性、非接触、高精度等优点。将高速图像采集技术融入其中,便可实现瞬态形变的实时测量。本文以散斑场的光学统计特性为基础,详细而深入地讨论了高速时域散斑干涉测量技术在瞬态测量方面的应用。首先,从散斑干涉测量的基本原理出发,提出了一种基于迈克尔逊式干涉光路的时间相移剪切散斑干涉测量系统,讨论了散斑尺寸、相移量和剪切量等参数的影响,并对其误差进行了分析。根据瞬态形变的实时测量要求,采用了(N,1)相位检测算法,克服了时间相移法在动态测量方面的不足之处。其次,全面讨论了基于散斑干涉图序列的高速时域散斑干涉技术,该技术的显着特点是将形变场视为时变场,从而把时间量引入到了相位的分析之中。将数字相机的每个像素视为独立的传感单元,通过连续采集的散斑干涉图序列得到各个像素处光强随时间变化的关系,即一维时域散斑干涉信号,并通过希尔伯特变换的方法完成干涉信号的相位解调。根据时域信号背景强度和调制强度随时间波动的特点,采用了信号的经验模态分解的方法进行重构滤波处理,减小了相位检测误差。针对大量存在的高频随机噪声,通过计算各本征模态函数与原始噪声信号之间互相关系数的方式改进了滤波信号的重构原则,保证了相位提取的准确性。此外,本文还提出了一种时域希尔伯特变换和空域相位展开相结合的动态散斑相位分析方法。借助于希尔伯特变换的相移作用并结合叁角变换公式在时域中实现了包裹相位的提取,并将相位的解包裹处理转移至空域进行,有效避免了时域噪声对相位检测结果的影响。最后,将包裹相位条纹图的正余弦图分别进行频域低通滤波,实现了信噪较低且条纹密度变化较大的包裹相位图的自适应降噪处理。对滤波后的包裹相位条纹图进行基于最小二乘法和离散余弦变换的空域相位展开,获得了连续的相位分布,进而实现了物面形变或位移的间接测量。根据实验需求,开发了集测量系统控制和图像采集等功能于一身的高速散斑干涉测量系统控制软件,同时还设计并实现了基于压电陶瓷的瞬态形变加载装置。搭建了高速时间相移剪切散斑干涉测量系统和高速时域散斑干涉测量系统,并利用文中所述的相位检测方法对橡胶板瞬态形变的无损检测进行了试验性研究,获得了物面的变化信息。实验结果表明,时间相移剪切散斑干涉测量系统由于其自身的局限性仅能用于瞬态形变的定性检测,而利用希尔伯特变换引入相移的时域散斑干涉技术则实现了瞬态形变定点或全场的定量测量。
参考文献：
[1]. 图像上散斑的消除[D]. 尹宝银. 陕西师范大学. 2002
[2]. 图像上散斑的消除[J]. 尹宝银, 戴海涛, 王应宗. 咸阳师范学院学报. 2002
[3]. 激光投影显示中散斑的测量与评价[D]. 徐仰惠. 山东大学. 2015
[4]. 斜程湍流大气中激光雷达成像的散斑特性分析[D]. 彭辉. 西安电子科技大学. 2007
[5]. 级联散射片引入多重散射机制的激光散斑抑制[J]. 徐美芳, 高文宏, 石云波, 李江澜. 光学学报. 2014
[6]. 激光投影系统中影响散斑抑制的参数分析[J]. 徐美芳, 王浩全, 高文宏, 闫杰. 中国激光. 2015
[7]. 时间序列变形场的检测技术理论及其应用研究[D]. 陶刚. 清华大学. 2002
[8]. 激光散斑衬比成像流速测量准确性改善方法研究[D]. 邱建军. 华中科技大学. 2010
[9]. 近40年光力学进展的回顾[J]. 伍小平. 实验力学. 2010
[10]. 瞬态形变的散斑干涉测量技术研究[D]. 李翔宇. 天津大学. 2015
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