干涉條紋法中目標條紋最優(yōu)區(qū)間的選取方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及液體介質(zhì)電場測量領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種通過雙光路干設(shè)測量液體介質(zhì) 電場的干設(shè)條紋法中目標條紋最優(yōu)區(qū)間的選取方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 干設(shè)條紋法在液體介質(zhì)電場測量領(lǐng)域因其快速性、直觀性、實時性相比其他方法 具有較大的優(yōu)越性而逐步被廣泛采用。
[0003] 采用干設(shè)條紋法測量液體介質(zhì)電場的原理大致如下：
[0004] 在均勻電場下，由于某些液體介質(zhì)的電致雙折射性質(zhì)，光路中的參考光束與測量 光束之間的相位差發(fā)生變化，因而在成像裝置上干設(shè)條紋會呈現(xiàn)平行移動，因此，利用圖像 傳感器煙large-coupledDevice,CCD)裝置分別拍攝未施加電壓和施加電壓后的干設(shè)圖 像，通過條紋的位移量和明暗條紋間距可W計算出外施電場的大小，電場強度可W由W下 公式計算得到： 陽0化]
[0006] 其中，E為待測電場強度，y為目標條紋的位移量，B為液體介質(zhì)的Kerr(克爾）常 數(shù)，L為電場區(qū)域長度，d為明暗條紋間距。
[0007] 然而，上述干設(shè)條紋法的使用存在W下問題：
[0008] 通過干設(shè)儀形成的干設(shè)條紋在CCD上的成像并非理想的平行直線，且由于CCD傳 感器上每個像元在不同時刻的隨機噪聲存在差異，往往導致同一條紋上各像素點的位移會 存在幾個像素的誤差。因此，在對干設(shè)條紋圖像進行后期數(shù)字處理時，需要考慮CCD的隨機 噪聲、環(huán)境振動、光斑強度均勻性等非理想因素，用軟件方法減小測量誤差。然而，現(xiàn)有技術(shù) 中沒有對如何選取目標條紋上的合適條紋區(qū)間進行研究，導致根據(jù)條紋位移量計算電場強 度的精確性和準確性均不夠。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 基于此，本發(fā)明在于提供一種選取目標條紋上的最優(yōu)條紋區(qū)間的方法和系統(tǒng)，使 得根據(jù)條紋位移量計算電場強度更加精確。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種干設(shè)條紋法中目標條紋最優(yōu)區(qū)間的選取方法， 其包括：獲取均勻電場下施加電壓前的背景圖像和施加電壓后的加壓圖像，分別提取所述 背景圖像和所述加壓圖像中明條紋的骨架線；在所述背景圖像中選取一條紋作為目標條 紋；獲取所述背景圖像中所述目標條紋上像素點與至少一相鄰條紋之間的條紋間距；識別 所述加壓圖像中移動后的所述目標條紋，獲取所述目標條紋上像素點的位移；將所述目標 條紋劃分為多個區(qū)間，根據(jù)不同區(qū)間內(nèi)像素點的所述條紋間距和所述位移的比值確定所述 目標條紋的最優(yōu)區(qū)間。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種干設(shè)條紋法中目標條紋最優(yōu)區(qū)間的選取系 統(tǒng)，包括：圖像預處理裝置，能夠分別獲取均勻電場下施加電壓前的背景圖像和施加電壓后 的加壓圖像，并提取所述背景圖像中明條紋的骨架線和所述加壓圖像中明條紋的骨架線； 條紋間距與位移獲取裝置，能夠獲取所述背景圖像中所選定的目標條紋與至少一相鄰條紋 之間的條紋間距，及所述加壓圖像中移動后的所述目標條紋上像素點的位移；最優(yōu)區(qū)間確 定裝置，能夠計算所述目標條紋的不同區(qū)間內(nèi)的像素點的所述條紋間距與所述位移的比 值，根據(jù)所述比值確定所述目標條紋的最優(yōu)區(qū)間。
[0012] 本發(fā)明所提供的目標條紋最優(yōu)區(qū)間的選取方法和系統(tǒng)通過獲取背景圖像中目標 條紋上像素點與相鄰條紋之間的條紋間距W及加壓圖像中目標條紋上像素點的位移，通過 計算條紋間距與位移之間的比值確定所述目標條紋上的像素點位移誤差最小的一段區(qū)間， 最大程度保證根據(jù)條紋位移量計算電場強度的精確性和準確性，從而更加準確地獲取目標 條紋的位移量，為根據(jù)條紋位移量計算電場強度奠定了基礎(chǔ)，在干設(shè)條紋電場測量領(lǐng)域具 有重要的實際意義。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明一實施例所提供的干設(shè)條紋法中目標條紋最優(yōu)區(qū)間的選取方法的 流程圖。
[0014] 圖2為加壓圖像中移動后的目標條紋的識別方法的流程圖。
[0015] 圖3為本發(fā)明另一實施例所提供的干設(shè)條紋法中目標條紋最優(yōu)區(qū)間的選取系統(tǒng) 的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016] 圖4是圖3所示的選取系統(tǒng)的詳細結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖5為本發(fā)明第二實施例所提供的干設(shè)條紋法中目標條紋最優(yōu)區(qū)間的選取系統(tǒng) 的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖6是本發(fā)明第=實施例所提供的干設(shè)條紋法中目標條紋最優(yōu)區(qū)間的選取系統(tǒng) 的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 附圖標記說明
[0020] 10圖像預處理裝置
[0021] 20條紋間距與位移獲取裝置
[0022] 21坐標讀取單元
[0023]22坐標差值計算單元
[0024]30最優(yōu)區(qū)間確定裝置 陽0巧]31間距位移比均值計算單元
[0026]33間距位移比方差計算單元
[0027] 35曲線顯示單元
[0028] 40目標條紋選取裝置
[0029] 50像素區(qū)間選取裝置
[0030] 51標記單元
[0031] 52坐標讀取單元
[0032] 53坐標差值計算單元
[0033] 60目標條紋識別裝置
【具體實施方式】
[0034] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，W下結(jié)合附圖及具體實施方 式，對本發(fā)明進行進一步的詳細說明。應當理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用W解 釋本發(fā)明，并不限定本發(fā)明的保護范圍。
[0035] 請參閱圖1，為本發(fā)明一實施例所提供的干設(shè)條紋法中目標條紋最優(yōu)區(qū)間的選取 方法，其包括：獲取均勻電場下施加電壓前的背景圖像和施加電壓后的加壓圖像，分別提取 所述背景圖像和加壓圖像中明條紋的骨架線；在背景圖像中選取一條紋作為目標條紋；獲 取背景圖像中目標條紋上像素點與至少一相鄰條紋之間的條紋間距；識別加壓圖像中移動 后的目標條紋，獲取目標條紋上像素點的位移；將所述目標條紋劃分為多個區(qū)間，根據(jù)不同 區(qū)間內(nèi)像素點的所述條紋間距和位移的比值確定所述目標條紋的最優(yōu)區(qū)間。
[0036] 所述最優(yōu)區(qū)間是指目標條紋上的像素點的位移誤差最小的區(qū)間段。該目標條紋最 優(yōu)區(qū)間的選取方法通過獲取背景圖像中目標條紋上像素點與相鄰條紋之間的條紋間距W 及加壓圖像中目標條紋上像素點的位移，通過計算條紋間距與位移之間的比值確定所述目 標條紋上的像素點位移誤差最小的一段區(qū)間，最大程度保證根據(jù)條紋位移量計算電場強度 的精確性和準確性。
[0037] 其中，所述獲取均勻電場下施加電壓前的背景圖像和施加電壓后的加壓圖像，分 別提取所述背景圖像和加壓圖像中明條紋的骨架線的步驟，可W通過CCD裝置分別拍攝未 施加電壓前的背景圖像和施加電壓后的加壓圖像，然后對背景圖像和加壓圖像分別進行預 處理的方式實現(xiàn)。其中，施加電壓的方式可W為在3mm間距平板電極下施加9kv沖擊電壓， 在峰值處獲得加壓圖像。預處理的方式至少包括像增強和SUSAN濾波兩項預處理操作，然 后用二值圖法提取所有明條紋的骨架線，將骨架線顯示在原圖上。SUSAN濾波算法是一種保 持結(jié)構(gòu)的濾波算法，其實質(zhì)是利用相似比較函數(shù)和高斯函數(shù)乘積作為權(quán)重的加權(quán)濾波。獲 得背景圖像和加壓圖像并對其預處理W得到明條紋骨架線的具體方式可W通過現(xiàn)有技術(shù) 實現(xiàn)，在此不再寶述。
[0038] 在背景圖像中選取一條紋作為目標條紋的步驟中，目標條紋的選取優(yōu)選考慮W下 四個原則，第一，位于整幅圖像的中間位置的條紋，第二，條紋寬度相對較大的條紋，第=， 對比度相對較高、雜亂分支相對較少的條紋，第四，過渡平滑無斷點的條紋。其中，四個原則 可W根據(jù)實際情況自由量裁，能夠全部同時滿足的情況為最優(yōu)情況。優(yōu)選地，目標條紋還可 W選取相鄰的=條明條紋中位于中間位置的一條明條紋。通過上述方式選取更為合適的目 標條紋，可W減少干擾因素，提高整個方法中目標條紋的識別效率和準確度。
[0039] 在獲取背景圖像中目標條紋上像素點與至少一相鄰條紋之間的條紋間距的步驟 中，該目標條紋上像素點的優(yōu)選選擇目標條紋上的全部像素點，并計算每一像素點與相鄰 條紋之間的間距。如，目標條紋上包括N個像素點，則每一像素點與相鄰條紋之間的條紋間 距為di(i= 1，2,3…腳。該目標條紋上像素點的選取也可W是目標條紋上某一區(qū)間段內(nèi) 的全部像素點，或者根據(jù)實際情況的需要將目標條紋劃分為多個區(qū)間段，選取所述多個區(qū) 間段內(nèi)的位置不連續(xù)的多個像素點。其次，每一像素點與相鄰條紋之間的條紋間距優(yōu)選為 與每一像素點與相