由于接近光学衍射极限,微米尺度线条纹在经过高倍显微镜放大成像后边缘通常都很模糊,加上同轴光源产生的光照不均匀现象,成像质量通常很差.为了有效测量微米尺度线条纹间距,本文提出了一种针对光学显微线条纹图像的中心线提取算法.首先,采用Retinex方法对原图像进行增强,以克服由光照不均匀所造成的无法准确分割的问题.接着,使用Ostu最佳阈值对图像进行二值分割.然后,针对分割后条纹边缘含有大量毛刺和凹陷的现象,使用基于快速步进算法的边缘塌陷法对中心线进行准确提取.最后,对提取中心线进行了最小二乘拟合.实验结果表明:本文提出的方法可以有效实现微米尺度线条纹光学显微图像中心线的准确提取.使用本方法对标准宽度线条纹间距进行实测的最大测量偏差小于2%.
关键词：显微图像 线条纹 中心线提取 快速步进法 RETINEX 边界塌陷
光学干涉测量技术，是以激光技术、视频技术、计算机图像处理技术相结合的一种现代测量技术，该技术广泛应用于材料微小高度、物体表面的三维形貌、光学介质的折射率、透明物体的厚度等物理量的测量。光干涉图像处理算法作为光学干涉测量技术的核心，一直以来倍受关注。本文围绕图像处理算法，重点展开了滤波、光干涉条纹中心线提取和亚像素定位等光干涉图像处理中的关键算法研究工作。 首先，分析了传统的图像滤波算法和经典的偏微分方程滤波指出了它们的优缺点。讨论了光干涉条纹图的方向性和疏密性，定量的描述了这两个特征。根据这两个特征对各向异性偏微分方程滤波进行了改进，改进后的滤波模型在有效滤除噪声的同时能较好的保护条纹细节。其次，在光干涉条纹中心线提取算法方面，将基于热传导方程的MBO(Merriman-Bence-Osher)算法引入到条纹图像二值化过程，用Bernse局部阈值替代MBO二值化算法中的全局阈值来改进光干涉条纹中心线提取过程中的二值化算法。改进后的MBO二值化算法有效的改善了二值图像边界粗糙和内部空洞问题，减少了条纹中心线提取工作量。最后分析了常见的亚像素定位算法，通过实验比较定位的精度和定位的时间选用基于Zernike矩的亚像素定位算法对圆环形条纹的中心进行了精确定位。
关键词：光学干涉测量技术；偏微分方程滤波；条纹中心线法；亚像素定位
本文以二维灰度极值检测法为基础,针对条纹图的特点,引入了线素及“探索数”的概念,提出了提取条纹中心线的“探索数”算法。该算法将细化、去噪、跟踪相结合,基本不需要后处理;速度快,自动化程度高;很好地解决了光照不均问题。本文介绍了该算法处理云纹图及全息图的结果。
光弹性法是确定应力集中系数的有效手段,在实际工程中应力参数都是通过分析光弹干涉条纹图获得的,由于光弹干涉条纹图的复杂性,且影响成像质量的因素较多,因此如何从光弹干涉条纹图中撇开其复杂性,较高精度的提取骨架线,是一项较困难的工作.本文提出一种由改进的Canny 算子对条纹方位图进行直接运算提取光弹条纹骨架线的算法.实验表明此方法对光弹条纹图很有效.
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光学精密工程 - Optics and Precision Engineering