1.电子散斑干涉条纹图相位信息提取方法,以激光干涉和图像处理设备为测试平台,其特征在于,采用偏微分方程提取相位信息,包括下列步骤:步骤1:在图像处理设备中输入一幅电子散斑干涉条纹图像I;
步骤2:提取该条纹图像的骨架线;
步骤3:人机交互对骨架线进行级数标定:先设定某一条纹级数n,相邻条纹的最大相差级数为±1,其中向峰顶方向为+1,向峰谷方向为-1;将设定好的条纹级数乘以π,恢复出骨架线上的相位值,将此结果图作为相位插值前的输入图像u;
步骤4:假设图像u的大小为M×N,ui,j(1≤i≤M,1≤j≤N)为(i,j)点处的灰度值,时间步长为Δt,迭代次数为n,在方程的演化过程中,tn=nΔt时刻的演化图像u(i,j,nΔt)表示为 用一个前向差分来计算,即 构造热传导扩散方程错误!未找到引用源。的差分格式为:
其中 表示将初始图像迭代n次后的图像;
步骤5:设定时间步长Δt、迭代次数n;
步骤6:基于步骤4中的热传导扩散方程错误!未找到引用源。的差分格式,并结合能量修正条件,即每次迭代前均将骨架线上的相位值重新赋为初始值,求出图像u每个像素的数值解步骤7:重复步骤4和步骤6,直到达到设置的最大迭代次数n停止迭代,此时的数值解即为插值后的相位图像。
2.根据权利要求1所述电子散斑干涉条纹图相位信息提取方法,其特征在于,其中提取条纹图骨架线步骤2的具体步骤包括:步骤2-1:令Ii,j代表像素(i,j)的灰度值I(i,j),计算得到步骤1中的输入图像I(i,j)的梯度场为F(i,j)=(u(i,j),v(i,j)),u(i,j)=I(i+1,j)-I(i,j);
v(i,j)=I(i,j+1)-I(i,j);
其中:u(i,j)和v(i,j)分别为输入图像I(i,j)的u场和v场;
步骤2-2:构造偏微分方程的离散格式,θi,j是像素(i,j)的条纹方向与X轴(水平方向)的夹角,离散时间tn=nΔt,Δt是离散时间步长,n是迭代次数;令 表示u(i,j,tn),时间导数项ut在(i,j,tn)的离散格式为 同样令 表示v(i,j,tn),时间导数项vt在(i,j,tn)的离散格式为 根据各向异性扩散模型,偏微分方程的离散格式如下:
其中uηη和uξξ分别是u沿着条纹切线方向和法线方向的二阶导数,vηη和vξξ分别是v沿着条纹切线方向和法线方向的二阶导数,C为一常数,用来控制方程沿条纹法线方向的扩散程度,将uηη、uξξ、vηη和vξξ分别用uxx、uxy、uyy、vxx、vxy、vyy和θi,j表示如下:其中uxx、uxy、uyy是u的二阶导数,vxx、vxy、vyy是v的二阶导数;
步骤2-3:利用梯度法计算条纹方向与X轴的夹角θi,j;
其中,Ix和Iy分别为I在x方向和y方向上的一阶导数;
步骤2-4:给出离散时间步长Δt、迭代次数n、扩散系数C;
步骤2-5:对于每次迭代按如下公式,求出梯度场(u,v)的二阶导数uxx、uyy、uxy、vxx、vyy和vxy;
步骤2-6:基于上述偏微分方程扩散模型的离散格式,根据设定的时间步长Δt、迭代次数n、扩散系数C,调整梯度场(u,v);
步骤2-7:求取矢量场F=(u,v)的散度A,对于某一点(i,j),根据散度的物理性质,divA(i,j)>0,表明该点为正源点,对应暗条纹的骨架线;divA(i,j)<0,则该点为负源点,对应亮条纹的骨架;divA(i,j)=0,该点为无源点,即非骨架点;以此类推,得出电子散斑干涉无损检测条纹图像中的所有骨架点,从而提取电子散斑干涉无损检测条纹图像骨架线。