一种基于相位涡旋的数字散斑相关测量方法

摘要

本发明公开了一种基于相位涡旋的数字散斑相关测量方法。首先，利用数字散斑相关测量光路获得被测物体移动前、后两个状态的散斑光强图像；然后利用拉盖尔-高斯复数滤波器对这两幅图像进行滤波获得光强复数信号；分别提取出它们的实部零值线与虚部零值线的交叉点，得到被测物体移动前、后两个状态的相位涡旋分布；计算出相应的拓扑电荷分布数据矩阵；最后，对这两个数据矩阵进行相关运算，得到被测物体的位移信息。该方法能有效消除背景噪声及高频噪声对相关测量可靠性的影响，测量精度可达到亚像素级；并且具有简单易行、快速准确的特点，可广泛应用于无损检测等领域。

主权项

1.一种基于相位涡旋的数字散斑相关测量方法，其特征在于包括如下步骤：(1)用CCD相机记录被测物体移动前和移动后的散斑光强图I₁(x，y)、I₂(x，y)，将两幅散斑光强图像存储进计算机进行后续处理；(2)用拉盖尔-高斯复数滤波器，对移动前和移动后的散斑光强图I₁(x，y)、I₂(x，y)进行滤波，得到光强复信号分布(3)然后，提取出物体移动前光强复信号的实部与虚部零值线，通过实部与虚部零值线的交叉点得到物体移动前散斑场的相位涡旋分布；再提取出物体移动后光强复信号的实部与虚部零值线，通过实部与虚部零值线的交叉点得到物体移动后散斑场的相位涡旋分布；(4)通过移动前相位涡旋分布计算出拓扑电荷分布数据矩阵q₁(x，y)，再通过移动后相位涡旋分布计算出拓扑电荷分布数据矩阵q₂(x，y)；(5)在移动前拓扑电荷分布数据矩阵q₁(x，y)中，以数据中心点为中心选择合适大小的子区作为搜索区域，然后，利用标准化协方差相关函数，在被测物体移动后的拓扑电荷分布数据矩阵q₂(x，y)中以数据中心点为起点，在x，y方向进行相关搜索；当相关系数最大时，停止搜索，得到散斑场在x，y方向的位移(μ，ν)；成像光路的放大倍数为M，则被测物体的位移量为(μ/M，ν/M)。