李翔宇,黄战华,张昊,朱猛,李秀明.动态散斑相位的希尔伯特变换分析方法[J].光电子激光,2015,26(6):1111~1117
动态散斑相位的希尔伯特变换分析方法
Phase analysis method based on Hilbert transform in dynamic speckle pattern interferometry
投稿时间:2015-02-20  
DOI:
中文关键词:  散斑干涉  动态相位分析  希尔伯特变换  空间相位展开
英文关键词:speckle interferometry  dynamic phase analysis  Hilbert transform  spatial phase unwrapping
基金项目:国家自然科学基金(61275009)、教育部博士点新教师基金(20110032120059)和天津市高等 学校科技发展基金(20130711)资助项目 (1.天津大学 天津大学精密仪器与光电子工程学院,光电信息技术教育部重点实验室,天津300072; 2.天津津航技术物理研究所,天津 300308)
作者单位
李翔宇 天津大学 天津大学精密仪器与光电子工程学院,光电信息技术教育部 重点实验室,天津300072 
黄战华 天津津航技术物理研究所,天津 300308 
张昊 天津津航技术物理研究所,天津 300308 
朱猛 天津津航技术物理研究所,天津 300308 
李秀明 天津津航技术物理研究所,天津 300308 
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中文摘要:
      为了精确地测量物体表面的动态形变过程,提出了 一种基于希尔伯特变换的相位分析方法。形变过程通过连续采集的散斑干涉图序列来记录和 分析,动态散斑的二维相位分布通过逐点希尔伯特变换和整幅 干涉图的相位展开相结合的方法获得。在时域中,将成像器件的各个像素点视为独立的探测 单元,得到了 包含形变信息的一维时域干涉信号,在去除干涉信号的背景强度之后,利用希尔伯特变换和 三角变换相结合 的方法提取相位差以避免干涉信号调制强度波动所带来的影响。在空域中,使用傅里叶相位 滤波器进行去 噪处理,并通过基于离散余弦变换(DCT)的相位展开得到连续相位分布场。对橡胶板的动态 形变进行了实时测量, 获得了不同形变时刻的相位分布图,其中单幅可分辨的最大条纹数为26,对应的形变测量最 大值为6.92μm。实验结果显示:本文方法计算简单,易于实现,适 用于动态散斑的相位分析。
英文摘要:
      To measure the dynamic deformation of the object accurately,a phase analysis method based on Hilbert trans form is proposed.A sequence of speckle interfograms is recorded throughout the e ntire process of out-of-plane deformation.The 2D phase distribution of the dynamic speckle pattern is acquired by temporal Hilbert transform and spatial phase unwrapping.In time domain,each pixe l of the image sensor probes the surface as an independent unit and the deformation information coded with th e time-intensity modulation is obtained.After the bias intensity is removed,the wrapped phase difference betwee n the initial and current states is directly determined by using Hilbert transform and triangular transform.In spac e domain,a Fourier phase filter is employed to obtain a low noisy phase map.And the continuous phase distribution is acquired by the phase unwrapping algorithm based on discrete cosine transform (DCT).Finally,the experi ment is carried out to study the dynamic deformation of a rubber plate.High quality 3D phase distribution maps w ith different fringe densities are obtained,which can represent different deformation states.Under the experimental conditions,the maximum number of fringes resolvable in one frame is 26,which indicates the largest measurable deformation in the experiment is 6.92μm.The experimental results demonstrate that this method simplifies the al gorithm,thus suitable for the real time detection of the dynamic deformation.
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