[发明专利]用于电子散斑干涉条纹图的方向偏微分方程滤波方法

说明书

技术领域

本发明属于光学检测和光信息处理技术领域，涉及一种用于电子散斑干涉图像滤波的方向偏微分方程模型参数的选取方法。

背景技术

电子散斑干涉测量技术(electrostatic speckled pattern interferometry，简称ESPI)是上世纪60年代末兴起的一种光学测量技术，广泛应用于粗糙表面的变形测量和无损检测（见文献[1]）。对电子散斑条纹图的处理分析是获取有关物体信息的主要手段之一，但由于电子散斑条纹图中总是伴随着强烈的噪声，导致无法直接利用这些图像正确的分析物体信息，所以必须对电子散斑条纹图进行滤波，提高图像的对比度，去除噪声的影响。偏微分方程(Partial differential equation,简称PDE)是一种方案灵活、处理效果良好的图像滤波技术（见文献[3],[6]），尤其是方向偏微分方程，只沿着条纹方向（见文献[4],[5]）进行滤波，适合电子散斑干涉条纹图（见文献[2]）。在使用PDE时，一个重要问题是的如何选择合适的滤波参数，包括方程离散的时间步长和迭代次数，参数选取的合适与否直接关系到滤波效果和方程的稳定性（见文献[7]）。

参考文献：

[1]C.Tang,L.Wang,and H.Yan,“Comparison on performance of some representative and recent filtering methods in electronic speckle pattern interferometry,”Opt.Laser.Eng.50(8),1036-1051(2012).

[2]C.Tang,L.Han,H.Ren,“Second-order oriented partial-differential equations for denoising in electronic-speckle-pattern interferometry fringes,”Opt.Lett.33(19),2179-2181(2008).

[3]F.Zhang,W.Liu,and L.Xia,“Homomorphic partial differential equation filtering method for electronic speckle pattern interferometry fringes based on fringe density,”Chin.Opt.Lett.7(3),210-213(2009).

[4]S.Chikkerur,A.N.Cartwright,and V.Govindaraju,“Fingerprint enhancement using STFT analysis,”Pattern Recogn.198-211(2007).

[5]L.Hong,Y.Wan,and A.Jain,“Fingerprint image enhancement:algorithm and performance evaluation,”IEEE T.Pattern Anal.20(18),777-789(1998).

[6]Y.Chen,C.A.Z.Barcelos,and B.A.Mair,“Smoothing and edge detection by time-varying coupled nonlinear diffusion equations,”Comput.Vis.Image Und.82(2),85-100(2001).

[7]P.Mrázek.“Nonlinear diffusion for image filtering and monotonicity enhancement,”Czech Technical University(2001).

发明内容

在方向偏微分方程中有两个重要的参数，分别是方程离散的时间步长和迭代次数。由于待处理图像的特征不同，通常滤波参数是通过多次尝试选择的。针对上述现有技术，本发明提供一种用于电子散斑干涉条纹图的方向偏微分方程滤波方法，主要是从去噪程度和保真程度两个角度考虑滤波效果，通过比较信号与噪声的相关系数是否递减来确定时间步长Δt，然后考虑滤波后图像与理想无噪声图像的接近程度，从而得到合适的迭代次数n。

为了解决上述技术问题，本发明用于电子散斑干涉条纹图的方向偏微分方程滤波方法，包括下列步骤：

步骤1：输入一幅电子散斑干涉条纹图像u；