激光散斑相關(guān)計量系統(tǒng)的研究.pdf

1、散斑是一種普遍存在的統(tǒng)計光學(xué)現(xiàn)象，一度是全息工作的天敵，但現(xiàn)在已從積極的角度來研究它，借助其非接觸性、響應(yīng)速度快、實(shí)驗(yàn)條件簡單、環(huán)境因素要求低的優(yōu)點(diǎn)，散斑計量成為現(xiàn)代光學(xué)計量的一個重要分支。激光技術(shù)、電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了散斑計量技術(shù)的發(fā)展，使散斑計量技術(shù)向?qū)崟r、高速度及自動化方向發(fā)展。本文運(yùn)用散斑的統(tǒng)計理論，結(jié)合數(shù)字圖像處理技術(shù)，根據(jù)散斑圖像的相關(guān)性設(shè)計了一套測量散斑統(tǒng)計半徑和剛體面內(nèi)位移的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。 首先論述了激光

2、散斑測量基本理論、測量方法和數(shù)字圖像處理基礎(chǔ)。介紹了數(shù)字散斑計量技術(shù)和散斑計量儀器發(fā)展概況，分析了散斑成因，并從統(tǒng)計的觀點(diǎn)，用自相關(guān)函數(shù)對散斑表觀顆粒粗細(xì)程度進(jìn)行了估計；介紹了散斑圖像的數(shù)字圖像基礎(chǔ)和數(shù)字圖像預(yù)處理的方法，闡述了數(shù)字散斑圖像相關(guān)測量原理。 其次提出了基于相關(guān)的散斑計量系統(tǒng)的設(shè)計方案，設(shè)計了總體結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)的硬件和軟件。整個系統(tǒng)包括散斑制作、散斑圖像采集、散斑圖像的預(yù)處理和相關(guān)計算幾個部分。本系統(tǒng)的散斑的制作是采用激

3、光照射毛玻璃屏得到的透射散斑；圖像采集是用CCD照相的方式，通過視頻采集卡采集存儲的；散斑圖像的預(yù)處理包括有降噪、圖像識別、灰度拉伸；相關(guān)測量部分是根據(jù)數(shù)字散斑相關(guān)理論，運(yùn)用擬合散斑的自相關(guān)函數(shù)的方法計算散斑的統(tǒng)計半徑，利用剛體位移前后的散斑圖像的互相關(guān)性測量剛體的面內(nèi)位移。 最后利用本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了激光數(shù)字散斑統(tǒng)計半徑和剛體面內(nèi)位移這兩個實(shí)驗(yàn)的測試，并對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了討論。通過實(shí)驗(yàn)的測試，證實(shí)了本系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。同時指出本系