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散斑干涉条纹图像的滤波处理技术研究

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摘要

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究发展状况

1.3 本文涉及内容及章节安排

1.4 本章小结

第二章 电子散斑干涉测量技术

2.2 散斑光强分布相关函数

2.2.1 自相关函数

2.2.2 互相关函数

2.3 电子散斑干涉测量方法

2.3.1 电子散斑干涉测量原理

2.3.2 电子散斑干涉相减技术

2.4 MATLAB仿真图

2.5 本章小结

第三章 新型四阶偏微分方程滤波

3.1 散斑干涉条纹特征

3.2 二维离散小波变换滤波

3.2.1 连续小波变换(CWT)原理及算法

3.2.2 离散小波变换

3.2.3 二维离散小波变换用于散斑图像滤波

3.3 同态滤波

3.4 偏微分方程模型

3.4.1 变分法基本原理

3.4.2 基于变分法的经典偏微分方程

3.4.3 新型四阶偏微分方程滤波模型

3.5 本章小结

第四章 基于改进SVM-PCNN模型滤波算法

4.1 剪切波变换

4.1.1 剪切波变换原理

4.1.2 频域内实现

4.2 支持向量机和PCNN神经网络

4.2.1 支持向量机

4.2.2 改进的双通道PCNN神经网络

4.3 SVM-PCNN模型用于散斑干涉条纹滤波

4.3.1 条纹图像预处理

4.3.2 平移不变剪切波变换

4.3.3 利用SVM寻找最优超平面

4.3.4 SVM-PCNN混合滤波算法实现

4.4 本章小结

第五章 条纹骨架提取和滤波指标分析

5.1 条纹骨架提取

5.2 各种滤波算法结果分析

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 本文总结

6.2 展望

参考文献

致谢

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摘要

电子散斑干涉图像作为一种特殊的图像类型而存在,当漫反射表面被激光照明时,就会在空间中出现一种特殊的光学散斑现象。这些亮度、形状和大小都不尽相同的散斑颗粒会随物体的变形或运动而变化。利用这一特性,可以高度精确地检测出物体表面各点的位移情况,这就是电子散斑干涉测量技术。
  散斑图像中的噪声会在很大程度上降低图像质量,不能确保最终提取结果的准确性。图像滤波的方式与算法具有多样性,较为传统的空间域滤波在平滑噪声的同时,也容易使图像细节和边缘信息受损。频率域滤波算法虽然在一定程度上要优于空间域,但仍然存在着运算复杂、运算速度较慢等问题。就散斑图像本身的噪声特点而言,散斑颗粒数量大且无序。因此,对散斑图像的滤波处理就必须要结合其噪声特点,力求能够更为准确地提取出图像中有效相位信息。
  本文提出了一种基于改进SVM-PCNN模型滤波算法。结合平移不变剪切波、SVM和PCNN优势和特点,并在算法细节上结合散斑特点加以更改。在与其他滤波算法实验结果进行比较之后证明,此种滤波算法能够更好地滤除散斑颗粒噪声,并且对图像细节边缘部分的保护显著。利用该算法对电子散斑干涉条纹图像滤波得到后的图像,具有高对比度和条纹骨架清晰等优点。
  本文的研究工作可以概括为以下几个方面:
  (1)如何利用电子散斑干涉技术获取散斑干涉条纹图样,以及条纹图的整体分布特征和散斑颗粒噪声的特点。
  (2)对散斑干涉条纹图像在频域空间和时域空间上进行滤波处理,其中包括小波变换,同态滤波和新型四阶偏微分方程模型等,并给出滤波后的结果。
  (3)条纹细化图、峰值信噪比等可以作为评判散斑干涉条纹图像滤波效果指标。从这些方面出发,对运用各种滤波算法得到的滤波效果图进行分析讨论。以此,从客观的指标上可以论证,本文提出的滤波算法可以达到较佳的滤波效果,是一种可行的散斑干涉条纹图像滤波算法。

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