Анализ параметров двумерных картин интерференционных полос на основе нелинейной адаптивной фильтрации

• Автор: Волков, Михаил Владимирович
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 141 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ В

ИНТЕРФЕРОМЕТРИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ

1Л. Обобщенное описание интерферометрических систем

1.2. Классификация методов восстановления фазы по способу

регистрации интерференционного сигнала

1.3. Классификация методов обработки двумерных картин

интерференционных полос

Глава 2. ОБРАБОТКА ОДНОМЕРНЫХ СИГНАЛОВ НА ОСНОВЕ

НЕЛИНЕЙНОЙ АДАПТИВНОЙ ФИЛЬТРАЦИИ
2.1. Адаптивная фильтрация с определением локальной частоты
сигнала
2.2. Адаптивная нелинейная фильтрация с определением
локальной частоты сигнала
2.3. Адаптивная нелинейная фильтрация с определением
локальной частоты сигнала при исключении фоновой составляющей
2.4 Выравнивание фона и амплитуды сигнала
2.5. Восстановление фазы сигнала
2.6. Реализация методов обработки одномерных сигналов
Глава 3. ОБРАБОТКА ДВУМЕРНЫХ КАРТИН
ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫХ ПОЛОС
3.1. Метод устранения помех и дефектов картин
интерференционных полос
3.2. Определение локального шага полос
3.3. Определение локального направления полос
3.4. Определение размеров областей фильтрации
3.5. Формирование областей фильтрации и получение
итерационных оценок сигнала полос
3.6. Преобразование сигнала для сохранения его амплитуды при
обработке картин интерференционных полос с сильно изменяющимися характеристиками или шумом, неравномерным по полю
3.7. Применение нелинейного метода при подавлении помех
интерференционных полос
3.8. Реализация методов обработки зашумленных картин
интерференционных полос
Глава 4. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ФАЗЫ ПО ЛИНИЯМ ЭКСТЕМУМОВ
ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫХ ПОЛОС
4.1. Восстановление ЛИНИЙ интерференционных экстремумов
4.2. Восстановление фазы по линиям экстремумов
Глава 5. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ФАЗЫ ДВУМЕРНЫХ КАРТИН
ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫХ ПОЛОС
5.1. Восстановление фазы интерференционных полос
5.2. Развертывание полной фазы полос с устранением локальных
дефектов приведенной фазы
5.3. Оценка погрешностей разработанных методов подавления
' помех и восстановления фазы интерференционных полос
5.4. ; Восстановление рельефа кратеров лазерной абляции,
наблюдаемых при воздействии на исследуемую поверхность фемтосекундных лазерных импульсов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ 13 О
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Классические интерференционные методы позволяют сравнивать мало отличающиеся друг от друга волновые фронты — исследуемый и эталонный. В качестве эталонного фронта обычно используют плоскую или сферическую волну. Вследствие этого, в классической интерферометрии исследуются оптически совершенные объекты, такие как зеркала, пластины и линзы.
Использование лазерных источников излучения позволяет расширить возможности интерферометрии, в том числе на основе методов голографии [1-4]. Методы голографической интерферометрии [5-13] позволяют исследовать свойства разнообразных объектов.
Г олографические методы позволяют сравнивать объекты с эталонными, определять смещения поверхности объектов, деформации, измерять амплитуды вибраций и др. Широкое распространение получили также методы муаровой интерферометрии [14-17] и спекл-интерферометрии [9-12].
Интерференционные методы позволили осуществить переход от измерения пространственно распределенных величин в дискретных точках к получению измерительной информации сразу по всему полю исследуемого объекта бесконтактным способом с высокими точностью и быстродействием. В перечисленных методах требуется анализировать картины интерференционных полос, представленных отсчетами интенсивности излучения.
При решении качественных (оценочных) задач характер картины полос позволяет делать выводы о состоянии объекта или изменении его параметров. Однако в большинстве практических задач нужна не только качественная картина, но и количественная информация об исследуемых объектах или процессах. Для этого требуются системы, представляющие

большом количестве шагов обработки амплитуда сигнала уменьшается значительно (рис. 1.4), и влияние изменяющегося фона сигнала может привести к завышению оценки локального периода сигнала, что влечет еще большее снижение амплитуды сигнала.
Для сохранения амплитуды сигнала при подавлении полос можно воспользоваться тем свойством, что сигнал (2.1) является локальновыпуклой функцией на отрезках с разностями фаз |Лф(у15.у2)| < 2x8, 8 е (0,0.25]. Повысить эффективность подавления помех и обеспечить сохранение амплитуды сигнала можно за счет уменьшения относительного веса части минимальных и максимальных значений сигнала. Уменьшение относительного веса более отдаленных от среднего значений сигнала позволяет увеличить амплитуду выходного сигнала.
Пусть в процессе обработки сигнала для некоторой точки хс получен набор точек (2.2) с предполагаемыми максимальными отклонениями фазы Лф(хс,8,т), известны значения Е;9_1(х(/и,8)) и g(m).
Пары (с1 (х(т)) ,£г(/«)) сортируются по возрастанию значений
сигнала. Отсортированные значения сигнала обозначаются '1 (г), соответствующие значения весовой функции — 1 = 1
Вычисляются средние значения сигнала по полному набору значений и по частичным наборам для минимальных и максимальных значений сигнала,
1 1ШШ 1
= 5Г (‘-+1)№-5»,.(и))+Е4Г (0г,(0 А»

мтах= Г1(-1)(5'о-5пга1о_))+ ЕГЧОО') /V
1~1тах

(2.12)