[发明专利]用于高信噪比散斑干涉的实时相移方法

权利要求书

1.一种用于高信噪比散斑干涉的实时相移方法，其特征在于操作步骤包括：

1)在初始时刻，对被测物体采集四幅散斑图，它们依次间隔有                                                相移量，将这四幅散斑相移图保存下来；

2)在测量过程中，利用压电相移器以给定的频率持续间隔相移量，并实时采集被测物体宰相以后的当前散斑图；

3)把当前时刻采集到的散斑图与最近时刻采集的三幅散斑图和初始时刻保存的四幅散斑相移图作算术运算，计算当前时刻的散斑相移条纹图；

4)为提高求解位相的信噪比，使用一种快速均值滤波算法对步骤(3)中得到的四幅散斑相移条纹图进行滤波；

5)用四步相移法对步骤(4)得到的散斑相移条纹图进行解调获得位相结果；

6)在测量过程中不断重复步骤(2)到步骤(5)的过程，即可实现实时位相检测。

2.根据权利要求1所述的用于高信噪比散斑干涉的实时相移方法，其特征在于所述步骤1)在初始时刻，对被测物体采集四幅散斑图，依次间隔有相移量，它们分别如下表示：

       

其中，是图像的空间坐标，是初始时刻采集到的四幅散斑图像，它们依次有相移量，，分别表示背景和幅值，是初始时刻的散斑位相，其通常是随机散斑噪声。

3.  根据权利要求1所述的用于高信噪比散斑干涉的实时相移方法，其特征在于所述步骤2)在测量过程中，相移器发出以为周期、依次间隔为的相移量，并同步采集被测物体的散斑图像，当前时刻采集的第幅散斑图，存储为：

    

其中，表示当前时刻相对于起始时刻的位相变化（该位相也就是所要检测目标量，与物体变形相对应），表示除以4所得的余数；由于的取值范围为0,1,2,3，所以在测量过程中，始终只存储4了幅散斑图：，，，；在测量过程中，如果采集图像的速度远大于物体变形的速度，则可认为所采集到的4幅散斑图之间，由物体变形所引起的位相变化是相同的：

   

由此，可将变形过程中记录下的4幅散斑图表示为：

    。

4.根据权利要求1所述的用于高信噪比散斑干涉的实时相移方法，其特征在于所述步骤3)是通过所采集到的初始时刻的4幅相移图，以及测量过程中存储的4幅相移图，可以计算出当前时刻与初始时刻之间由物体变形所引起的位相差：

       

其中，

   

。

5.根据权利要求1所述的用于高信噪比散斑干涉的实时相移方法，其特征在于所述步骤4)为提高求解位相的信噪比，使用一种快速均值滤波算法对步骤3)中得到的和进行快速平均滤波，滤波结果如下表示：

    

其中表示快速均值滤波运算，该快速算法的特点在于，算法执行的时间与滤波窗口的尺寸无关。

6.  根据权利要求1所述的用于高信噪比散斑干涉的实时相移方法，其特征在于所述步骤5)最终得到的位相结果为：

      

以上新的相移算法，只需采集1幅当前时刻的图像并联合之前采集的3幅图像就能求解出位相变化，相比于通常的相移算法，大大提高了位相的解算效率，使得每秒钟可以显示5-10帧位相图像，达到了实时相移的目的。