干涉條紋法中目標(biāo)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(biāo)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(shí)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(qiáng)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(qiáng)度，y為目標(biāo)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(jī)噪聲存在差異，往往導(dǎo)致同一條紋上各像素點(diǎn)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(jìn)行后期數(shù)字處理時，需要考慮CCD的隨機(jī) 噪聲、環(huán)境振動、光斑強(qiáng)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(biāo)條紋上的合適條紋區(qū)間進(jìn)行研究，導(dǎo)致根據(jù)條紋位移量計算電場強(qiáng) 度的精確性和準(zhǔn)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(biāo)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(qiáng)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(biāo)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(biāo)條 紋；獲取所述背景圖像中所述目標(biāo)條紋上像素點(diǎn)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(biāo)條紋，獲取所述目標(biāo)條紋上像素點(diǎn)的位移；將所述目標(biāo) 條紋劃分為多個區(qū)間，根據(jù)不同區(qū)間內(nèi)像素點(diǎn)的所述條紋間距和所述位移的比值確定所述 目標(biāo)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(biāo)條紋最優(yōu)區(qū)間的選取系 統(tǒng)，包括：圖像預(yù)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(biāo)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(biāo)條紋上像素點(diǎn)的位移；最優(yōu)區(qū)間確 定裝置，能夠計算所述目標(biāo)條紋的不同區(qū)間內(nèi)的像素點(diǎn)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(biāo)條紋的最優(yōu)區(qū)間。
[0012] 本發(fā)明所提供的目標(biāo)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(biāo) 條紋上像素點(diǎn)與相鄰條紋之間的條紋間距W及加壓圖像中目標(biāo)條紋上像素點(diǎn)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(biāo)條紋上的像素點(diǎn)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(qiáng)度的精確性和準(zhǔn)確性，從而更加準(zhǔn)確地獲取目標(biāo) 條紋的位移量，為根據(jù)條紋位移量計算電場強(qiáng)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(shí)際意義。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明一實(shí)施例所提供的干設(shè)條紋法中目標(biāo)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(biāo)條紋的識別方法的流程圖。
[0015] 圖3為本發(fā)明另一實(shí)施例所提供的干設(shè)條紋法中目標(biāo)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(xì)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖5為本發(fā)明第二實(shí)施例所提供的干設(shè)條紋法中目標(biāo)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(shí)施例所提供的干設(shè)條紋法中目標(biāo)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(biāo)記說明
[0020] 10圖像預(yù)處理裝置
[0021] 20條紋間距與位移獲取裝置
[0022] 21坐標(biāo)讀取單元
[0023]22坐標(biāo)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(biāo)條紋選取裝置
[0029] 50像素區(qū)間選取裝置
[0030] 51標(biāo)記單元
[0031] 52坐標(biāo)讀取單元
[0032] 53坐標(biāo)差值計算單元
[0033] 60目標(biāo)條紋識別裝置
【具體實(shí)施方式】
[0034] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，W下結(jié)合附圖及具體實(shí)施方 式，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的【具體實(shí)施方式】僅用W解 釋本發(fā)明，并不限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0035] 請參閱圖1，為本發(fā)明一實(shí)施例所提供的干設(shè)條紋法中目標(biāo)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(biāo)條紋；獲 取背景圖像中目標(biāo)條紋上像素點(diǎn)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(biāo)條紋，獲取目標(biāo)條紋上像素點(diǎn)的位移；將所述目標(biāo)條紋劃分為多個區(qū)間，根據(jù)不同 區(qū)間內(nèi)像素點(diǎn)的所述條紋間距和位移的比值確定所述目標(biāo)條紋的最優(yōu)區(qū)間。
[0036] 所述最優(yōu)區(qū)間是指目標(biāo)條紋上的像素點(diǎn)的位移誤差最小的區(qū)間段。該目標(biāo)條紋最 優(yōu)區(qū)間的選取方法通過獲取背景圖像中目標(biāo)條紋上像素點(diǎn)與相鄰條紋之間的條紋間距W 及加壓圖像中目標(biāo)條紋上像素點(diǎn)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(biāo)條紋上的像素點(diǎn)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(qiáng)度 的精確性和準(zhǔn)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(jìn)行預(yù) 處理的方式實(shí)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(yù)處理的方式至少包括像增強(qiáng)和SUSAN濾波兩項預(yù)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(shí)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(yù)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(shí)現(xiàn)，在此不再寶述。
[0038] 在背景圖像中選取一條紋作為目標(biāo)條紋的步驟中，目標(biāo)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(diǎn)的條紋。其中，四個原則 可W根據(jù)實(shí)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(biāo)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(biāo)條紋，可W減少干擾因素，提高整個方法中目標(biāo)條紋的識別效率和準(zhǔn)確度。
[0039] 在獲取背景圖像中目標(biāo)條紋上像素點(diǎn)與至少一相鄰條紋之間的條紋間距的步驟 中，該目標(biāo)條紋上像素點(diǎn)的優(yōu)選選擇目標(biāo)條紋上的全部像素點(diǎn)，并計算每一像素點(diǎn)與相鄰 條紋之間的間距。如，目標(biāo)條紋上包括N個像素點(diǎn)，則每一像素點(diǎn)與相鄰條紋之間的條紋間 距為di(i= 1，2,3…腳。該目標(biāo)條紋上像素點(diǎn)的選取也可W是目標(biāo)條紋上某一區(qū)間段內(nèi) 的全部像素點(diǎn)，或者根據(jù)實(shí)際情況的需要將目標(biāo)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(diǎn)。其次，每一像素點(diǎn)與相鄰條紋之間的條紋間距優(yōu)選為 與每一像素點(diǎn)與相