提高小波变换条纹图像处理技术精度和速度的方法

Optical fringe pattern processing techniques with high accuracy and high speed is of great significant to the meseaurment techniques in which the fringe pattern is used to record the useful information. With the development of the modern digital signal processing methods, wavelet transform fringe pattern analysis technique is a newly developed method in recent years.This project focuses on the existing problems of this technique.Starting from the point of digital image processing and digital signal processing, we use the latest analyzing tools in math, such as the beyond wavelet transform, to investigate methods which can improve the accuracy and speed of the wavelet transform fringe pattern processing technique.The contents are as follows: investigating a method to reduce the influence of the CCD randomness on the information attraction accuracy by using principal component analysis; investigating a method to reduce the influence of local frequency aliasing on the accuracy of the fringe pattern process by using beyond wavelet transform and its multi-resolution analysis ability; investigating the wavelet ridge extraction algorithm which is of high speed and strong noise immune ability.Finally, we apply the improved wavelet transform fringe pattern processing method into checking light beam collimation, which can effectively use its own advantages,to ensure high accuracy and stability of the checking. This research method will lay a solid foundation for applying the wavelet transform technique in the real and dynamic measuring process.

高精度快速条纹图像处理技术对以光学条纹为信息载体的测量方法具有重要意义。小波变换条纹图像处理技术是近年来随着现代数字信号处理方法的发展而发展起来的一种新的条纹图像处理方法。本项目针对该技术中目前存在的问题展开研究。从数字图像处理和数字信号处理的角度出发，采用超小波变换等目前最新的数学分析工具，研究提高小波变换条纹处理技术的精度和速度的方法。具体研究内容为：研究采用主成分分析降低CCD成像随机性对信息提取精度影响的方法；研究采用超小波变换多分辨率分析降低局部频谱混叠对条纹图像处理精度影响的方法；研究快速并且抑噪能力强的小波脊提取算法。最后将改进的小波变换条纹图像处理方法应用于光束准直性检测中，可有效利用其自身优势，实现对光束准直性的高精度稳定检测。所研究方法为小波变换在实时、动态测量过程中的应用奠定基础。

高精度快速条纹图像处理技术是以光学条纹为信息载体的测量方法的关键技术之一，其速度和精度直接影响测量速度和精度。小波变换光学条纹图像处理技术是一种多分辨率局部化分析条纹图像处理技术，具有抑噪能力强、在条纹不连续位置精度高的优点，具有广泛的应用前景。本项目研究了提高小波变换光学条纹图像处理技术速度和精度的方法，创新性地提出了采用并行计算提高小波变换光学条纹图像处理技术速度的方法、快速且抑噪能力强的小波脊提取方法、基于超小波变换的光学条纹图像处理方法，明显提高了小波变换光学条纹图像处理技术的速度和精度。本项目将研究成果应用于光束准直性检测，实现了光束准直性高精度定量检测；将研究过程中获得的光学图像抑噪、相位解调等关键技术应用于光学干涉测量、信息安全、光刻机原位检测等领域为实现波像差检测、三维信息加密、三维面形测量奠定了重要理论与技术基础。本项目将上述研究成果应用于上海市科委项目、国家02科技重大专项课题任务的研究，提供了多项信息处理关键技术。. 本项目在光学领域国际一流学术期刊《Applied Optics》《Optics Communications》等刊物与EI全刊收录国内光学领域学术期刊《光学学报》《中国激光》等刊物上发表期刊学术论文16篇，其中SCI收录10篇、EI收录13篇；发表国际光学工程学会（SPIE）国际会议论文2篇 (2篇均被EI ISTP收录)、第十五届全国光学测试学术交流会议论文1篇；获第十五届全国光学测试学术交流会优秀论文奖1项。项目负责人作SPIE国际会议张贴报告1次，第十五届全国光学测试学术交流会分会场口头学术报告1次。本项目申请发明专利7项，其中已授权1项，编制了条纹图像处理软件。项目共培养研究生7人，其中已毕业博士研究生2人、硕士研究生3人，在读博士研究生1人、硕士研究生1人。

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