本(ben)發(fa)明(ming)涉及圖像分(fen)析處(chu)理領(ling)域，尤其(qi)涉及一種基于經驗小波變換的物體變形測量方法，可(ke)以應(ying)用于物體表面質(zhi)量檢測與控制領(ling)域。

背景技術：

隨著航空、航天、核(he)工業(ye)和(he)軍(jun)工業(ye)等(deng)(deng)高(gao)科技(ji)、尖端技(ji)術的(de)發展，一系列新(xin)材料(liao)、新(xin)結構及(ji)新(xin)工藝也隨雨后(hou)春(chun)筍般的(de)發展起來，面(mian)對這些材料(liao)新(xin)工藝的(de)不斷涌現，對檢測(ce)(ce)(ce)的(de)范圍、精度(du)(du)等(deng)(deng)要求的(de)提(ti)高(gao)，促使人們(men)不斷研(yan)究新(xin)的(de)檢測(ce)(ce)(ce)方法(fa)以(yi)適應實(shi)際需(xu)求。數字散(san)斑干(gan)(gan)涉(she)技(ji)術是一種全場光測(ce)(ce)(ce)量技(ji)術，它具有非(fei)接觸、實(shi)時測(ce)(ce)(ce)量、高(gao)精度(du)(du)以(yi)及(ji)高(gao)靈敏(min)度(du)(du)等(deng)(deng)特點(dian)，因(yin)此(ci)在(zai)無損檢測(ce)(ce)(ce)、生(sheng)物醫(yi)學(xue)檢測(ce)(ce)(ce)、精密機械(xie)制(zhi)造、振動測(ce)(ce)(ce)量和(he)變形(xing)測(ce)(ce)(ce)量等(deng)(deng)領域獲得廣泛應用。數字散(san)斑干(gan)(gan)涉(she)技(ji)術主要是通過測(ce)(ce)(ce)量散(san)斑干(gan)(gan)涉(she)信號(hao)的(de)相位(wei)(wei)變化來測(ce)(ce)(ce)量粗糙物體表(biao)面(mian)的(de)變形(xing)，其測(ce)(ce)(ce)量靈敏(min)度(du)(du)取決于相位(wei)(wei)的(de)測(ce)(ce)(ce)量靈敏(min)度(du)(du)，因(yin)此(ci)，相位(wei)(wei)提(ti)取是數字散(san)斑干(gan)(gan)涉(she)技(ji)術的(de)難(nan)點(dian)，也是重點(dian)研(yan)究的(de)內容。

目(mu)前國內外散(san)斑(ban)相(xiang)位(wei)(wei)(wei)提(ti)取技術主要分為兩(liang)類：一(yi)類是基(ji)于單幅散(san)斑(ban)圖的(de)相(xiang)位(wei)(wei)(wei)提(ti)取技術，即空(kong)(kong)間載波法，一(yi)類是以相(xiang)移(yi)法為代表的(de)基(ji)于多幅散(san)斑(ban)圖的(de)相(xiang)位(wei)(wei)(wei)提(ti)取技術。與采(cai)用多幅散(san)斑(ban)圖的(de)相(xiang)移(yi)法相(xiang)比，空(kong)(kong)間載波技術是在某一(yi)時刻只采(cai)集一(yi)幅圖像，受環境擾動的(de)影響較小，更適合動態測(ce)量。

采用合適(shi)的(de)(de)信(xin)號處理方法(fa)對(dui)散斑圖片進行(xing)處理，對(dui)提高空間(jian)載波(bo)相位提取(qu)法(fa)的(de)(de)測(ce)量精度具(ju)有(you)重要意義(yi)。傳統的(de)(de)傅(fu)立葉(xie)變換(huan)和小波(bo)變換(huan)不具(ju)有(you)自(zi)適(shi)應(ying)性(xing)，不能有(you)效(xiao)的(de)(de)獲(huo)(huo)得準確相位信(xin)息；由(you)于(yu)經驗模態(tai)分解(jie)過程中完(wan)全基于(yu)信(xin)號本身特性(xing)，無需(xu)人為選(xuan)擇基函(han)數，因此(ci)獲(huo)(huo)得廣(guang)泛應(ying)用，但該方法(fa)也存(cun)在一些缺點(dian)，例(li)如：模態(tai)混疊、缺乏理論支撐等，不能有(you)效(xiao)的(de)(de)提取(qu)相位信(xin)息。

技術實現要素：

本發(fa)明(ming)提(ti)供(gong)了一種基于經驗小波變(bian)(bian)(bian)換的物體變(bian)(bian)(bian)形測量方(fang)法(fa)，本發(fa)明(ming)在單幅散斑(ban)圖前提(ti)下(xia)避免emd(經驗模態(tai))分解過程中存在的模態(tai)混疊現象，采用ewt(經驗小波變(bian)(bian)(bian)換)對單幅散斑(ban)圖進行處理，降低相位誤差，獲得精確的變(bian)(bian)(bian)形信息，詳見(jian)下(xia)文描(miao)述：

一種基于經驗小(xiao)波變換的物體變形測量方法，所述物體變形測量方法包(bao)括(kuo)以下步驟(zou)：

對變(bian)形前后的干(gan)涉(she)散斑(ban)圖分別進行經驗(yan)小波分解，獲(huo)得一系列的模態(tai)函數分量,即調頻調幅(fu)成分；

計算調頻調幅(fu)成分和(he)原散(san)斑圖之間的互信息值，根據互信息值提取包含變形信息的主分量(liang)，去除(chu)噪聲分量(liang)；

根(gen)據(ju)主分量(liang)(liang)、hilbert變換(huan)法計算包(bao)(bao)裹(guo)相位，并根(gen)據(ju)質量(liang)(liang)導(dao)向進行相位解包(bao)(bao)裹(guo)；

利用zernike多(duo)項式擬合消除(chu)相(xiang)(xiang)位解包(bao)裹中的(de)(de)載頻(pin)獲(huo)(huo)得(de)真(zhen)實相(xiang)(xiang)位；對變形(xing)(xing)前后的(de)(de)真(zhen)實相(xiang)(xiang)位進行相(xiang)(xiang)減獲(huo)(huo)得(de)物體(ti)變形(xing)(xing)信息。

其中，所(suo)述(shu)對變(bian)形前(qian)后(hou)的干涉散斑圖分(fen)別進行經(jing)驗小波分(fen)解，獲得一(yi)系列的模態函數分(fen)量的步驟具體為：

首先利用meyer小波構造經(jing)(jing)(jing)(jing)驗尺度函數和經(jing)(jing)(jing)(jing)驗小波函數；對經(jing)(jing)(jing)(jing)驗尺度函數和經(jing)(jing)(jing)(jing)驗小波函數進行卷積獲得圖(tu)片的高(gao)頻成分(fen)和低(di)頻成分(fen)；

根據(ju)高頻(pin)成(cheng)分(fen)和低頻(pin)成(cheng)分(fen)獲得分(fen)解后的調(diao)頻(pin)調(diao)幅(fu)分(fen)量(liang)。

其中，所述計算調頻調幅成分(fen)和(he)原散斑圖之間的(de)(de)互信(xin)息值，根(gen)據互信(xin)息值提取(qu)包(bao)含(han)變形信(xin)息的(de)(de)主分(fen)量，去除噪聲的(de)(de)分(fen)量的(de)(de)步驟具體為：

計算原(yuan)圖片、與分(fen)解后調(diao)頻(pin)調(diao)幅(fu)分(fen)量之間的互信(xin)息；通過互信(xin)息，定義(yi)圖片的調(diao)頻(pin)調(diao)幅(fu)分(fen)量的敏感(gan)因子；

按照敏感因子從小到大的順序(xu)將所有調頻調幅分量進行重新排(pai)序(xu)；

獲(huo)取相鄰(lin)兩個調頻調幅分量(liang)(liang)敏感因(yin)子之差，通過最小(xiao)差值獲(huo)取主分量(liang)(liang)，去(qu)除噪聲的(de)分量(liang)(liang)。

其中，所述通過最(zui)小差值獲取主分量，去(qu)除(chu)噪聲的分量的步驟具(ju)體為：

利用最小差值找出排(pai)序后的(de)敏(min)感因(yin)子(zi)，由排(pai)序后的(de)敏(min)感因(yin)子(zi)對應的(de)序列(lie)(lie)獲取(qu)原(yuan)序列(lie)(lie)fk(t)，從(cong)第fk+1(t)分量開(kai)始(shi)以后的(de)分量都為噪聲分量，前(qian)n個(ge)分量為主(zhu)要變形信息的(de)分量。

其中(zhong)，所述根據主分量、hilbert變換法計算包裹(guo)相位，并根據質量導向(xiang)進行(xing)相位解包裹(guo)的步驟具體為：

將(jiang)包含變形信息(xi)的主(zhu)分量進(jin)行希爾伯特變換，并通過(guo)反(fan)正切獲(huo)得包裹相位；計算包裹相位圖的質(zhi)量圖，并對所有(you)像素點的質(zhi)量值進(jin)行排序；

通過(guo)質量(liang)圖、像素點(dian)的(de)(de)(de)質量(liang)值獲取用(yong)于存放起始(shi)點(dian)的(de)(de)(de)4個相鄰點(dian)的(de)(de)(de)質量(liang)值的(de)(de)(de)毗(pi)鄰隊(dui)列；通過(guo)毗(pi)鄰隊(dui)列、像素點(dian)的(de)(de)(de)質量(liang)值對毗(pi)鄰隊(dui)列重新排序(xu)。

其中，所(suo)述通過(guo)質量圖(tu)、像(xiang)素點(dian)的質量值獲取用于存放起始點(dian)的4個(ge)相鄰(lin)點(dian)的質量值的毗鄰(lin)隊列的步驟具體為：

從(cong)質量(liang)圖中取出質量(liang)值最高(gao)的(de)(de)(de)點(dian)(dian)作為(wei)相位展開的(de)(de)(de)起始(shi)點(dian)(dian)，將起始(shi)點(dian)(dian)標記為(wei)已展開點(dian)(dian)，起始(shi)點(dian)(dian)的(de)(de)(de)4個(ge)(ge)相鄰點(dian)(dian)分別(bie)以起始(shi)點(dian)(dian)為(wei)參照點(dian)(dian)進行(xing)相位展開，標記4個(ge)(ge)相鄰點(dian)(dian)為(wei)已展開點(dian)(dian)；將4個(ge)(ge)相鄰點(dian)(dian)按質量(liang)值的(de)(de)(de)高(gao)低排序(xu)存放(fang)到一個(ge)(ge)毗鄰隊(dui)列中。

其中(zhong)，所述通(tong)過毗(pi)鄰隊列、像(xiang)素(su)點的質量值對(dui)毗(pi)鄰隊列重新(xin)排序的步驟具體為(wei)：

取(qu)出毗(pi)鄰(lin)(lin)(lin)隊(dui)列中質(zhi)量值最(zui)高的點(dian)(dian)(dian)，以質(zhi)量值最(zui)高點(dian)(dian)(dian)的一(yi)個已展開的相(xiang)鄰(lin)(lin)(lin)點(dian)(dian)(dian)為參考點(dian)(dian)(dian)進(jin)行相(xiang)位展開，標記該(gai)點(dian)(dian)(dian)為已處(chu)理點(dian)(dian)(dian)，把已處(chu)理點(dian)(dian)(dian)的4相(xiang)鄰(lin)(lin)(lin)點(dian)(dian)(dian)中未(wei)被處(chu)理的點(dian)(dian)(dian)放入毗(pi)鄰(lin)(lin)(lin)隊(dui)列中，并按質(zhi)量值高低對(dui)毗(pi)鄰(lin)(lin)(lin)隊(dui)列重新排(pai)序。

進一步地，所述方(fang)法還包括：

搭建數字散斑(ban)干(gan)涉測量系統(tong)，采集被測物變形前(qian)后的(de)干(gan)涉散斑(ban)圖。

進一(yi)步(bu)地，所述數字散斑干(gan)涉(she)測量(liang)系統(tong)具體為：

激光(guang)器出(chu)射(she)(she)的激光(guang)經(jing)過分光(guang)鏡后，一(yi)束(shu)光(guang)照射(she)(she)被測物表面，另一(yi)束(shu)光(guang)經(jing)過耦合透(tou)鏡沿光(guang)纖傳輸作為物光(guang)；

被測物的漫反射(she)光依次(ci)經(jing)過光瀾、成像透鏡，與(yu)所(suo)述(shu)物光形成散(san)(san)斑(ban)干涉，通過ccd相機采集(ji)散(san)(san)斑(ban)干涉圖。

本發明提供的技術方(fang)案(an)的有益(yi)效(xiao)果(guo)是：

1、本發明采用(yong)ewt算(suan)法，它是在小波框架內(nei)對信(xin)號(hao)進行處理，既可以(yi)有(you)效的避(bi)免(mian)emd分解(jie)過程中模態(tai)混(hun)疊問題，同時也保留了emd處理非平穩信(xin)號(hao)的優勢(shi)，提取出固有(you)模態(tai)分量；

2、針對采集的散斑圖(tu)中包(bao)含(han)噪(zao)聲分(fen)量(liang)，本發(fa)明(ming)提出基于ewt的互信息(xi)自適應法，可(ke)以(yi)剔除圖(tu)像中的噪(zao)聲分(fen)量(liang)，獲得包(bao)含(han)變形信息(xi)的主要分(fen)量(liang)；

3、本發(fa)明采用質量導(dao)相位(wei)解包裹算法(fa)(該(gai)算法(fa)為(wei)本領域技術人員所公知，本發(fa)明實施(shi)例對此不做贅述)和zernike多(duo)項(xiang)式擬(ni)合算法(fa)對相位(wei)進行處(chu)理，獲得(de)了準(zhun)確的(de)相位(wei)信息，降(jiang)低了相位(wei)誤差，提高了變形(xing)測量精度。

附圖說明

圖(tu)(tu)1為基于經驗小波變換的(de)物體變形測(ce)量方法的(de)流(liu)程圖(tu)(tu)；

圖2為(wei)數字散斑(ban)干(gan)涉測量系統的結構示意圖；

圖(tu)3為被(bei)測圓盤的示意(yi)圖(tu)；

圖4(a)為變形(xing)前采集(ji)的散斑圖的示意圖；

圖(tu)4(b)為變形后采(cai)集的散(san)斑圖(tu)的示(shi)意圖(tu)；

圖(tu)5為相位質量(liang)圖(tu)的示意圖(tu)；

圖(tu)6為根(gen)據(ju)質量值高低對隊列q重新排序的(de)示意圖(tu)；

圖7為變形相位圖；

圖(tu)8為變形(xing)解(jie)調后的相(xiang)位示意圖(tu)；

圖9為變形三維圖。

具體實施方式

為(wei)使本(ben)發明的目的、技術方案和優點更加清(qing)楚，下面(mian)對(dui)本(ben)發明實施方式作進一步地詳細描述(shu)。

實施例1

一種基(ji)于(yu)經驗小(xiao)波(bo)變(bian)(bian)換的物體變(bian)(bian)形測量方法，參見圖1，該物體變(bian)(bian)形測量方法包括以(yi)下步驟：

101：對變(bian)形前后的干涉散斑圖分別進行(xing)經驗小波分解，獲(huo)得一系列的模態函數分量,即調(diao)頻調(diao)幅(fu)成分；

102：計算調頻(pin)調幅成分和原散斑圖之間的互信(xin)息值，根據(ju)互信(xin)息值提(ti)取(qu)包含變形信(xin)息的主分量，去除噪聲(sheng)分量；

103：根據(ju)主(zhu)分量、hilbert變換法計(ji)算(suan)包裹相(xiang)位，并(bing)根據(ju)質量導向進(jin)行相(xiang)位解(jie)包裹；

104：利用zernike多項式擬(ni)合消除相位解(jie)包裹中的載頻獲(huo)得(de)真(zhen)實(shi)相位；對變(bian)(bian)形(xing)前后(hou)的真(zhen)實(shi)相位進行相減(jian)獲(huo)得(de)物體變(bian)(bian)形(xing)信息。

其中(zhong)，步(bu)驟101中(zhong)的(de)(de)對變形前(qian)后(hou)的(de)(de)干涉(she)散斑圖(tu)分別進行經驗小波(bo)分解(jie)，獲得(de)一(yi)系(xi)列的(de)(de)模態(tai)函數分量的(de)(de)步(bu)驟具體(ti)為：

首(shou)先(xian)利用(yong)meyer小波構造經驗(yan)尺度(du)(du)函(han)(han)數和(he)經驗(yan)小波函(han)(han)數；對經驗(yan)尺度(du)(du)函(han)(han)數和(he)經驗(yan)小波函(han)(han)數進行(xing)卷積(ji)獲得(de)圖片的高頻(pin)成分和(he)低頻(pin)成分；

根據(ju)高頻成(cheng)分(fen)(fen)(fen)和低頻成(cheng)分(fen)(fen)(fen)獲(huo)得(de)分(fen)(fen)(fen)解(jie)后的調(diao)頻調(diao)幅(fu)分(fen)(fen)(fen)量。

其中，步(bu)驟102中的(de)計(ji)算調(diao)頻調(diao)幅成分和原散斑圖(tu)之間的(de)互(hu)信(xin)息(xi)值，根據互(hu)信(xin)息(xi)值提取包含變(bian)形信(xin)息(xi)的(de)主分量的(de)步(bu)驟具體為(wei)：

計(ji)算原圖片(pian)、與分解后(hou)調(diao)(diao)頻調(diao)(diao)幅分量之間的互信息(xi)(xi)；通過(guo)互信息(xi)(xi)，定義圖片(pian)的調(diao)(diao)頻調(diao)(diao)幅分量的敏感因子；

按照敏(min)感因子從小到大的順序將所有調頻(pin)調幅分(fen)量進行重(zhong)新排序；

獲取相鄰兩個調(diao)頻(pin)調(diao)幅分(fen)量(liang)敏(min)感因子(zi)之差，通過(guo)最小差值獲取主分(fen)量(liang)，去除(chu)噪聲的分(fen)量(liang)。

其中(zhong)，步(bu)驟103中(zhong)的根據(ju)(ju)主分量(liang)、hilbert變換(huan)法計(ji)算包裹(guo)相(xiang)位，并根據(ju)(ju)質量(liang)導向進行相(xiang)位解包裹(guo)的步(bu)驟具體為：

將(jiang)包(bao)(bao)含變形信息的(de)主分量進行希爾伯特變換，并通過反正切(qie)獲(huo)得包(bao)(bao)裹相(xiang)(xiang)位(wei)；計(ji)算包(bao)(bao)裹相(xiang)(xiang)位(wei)圖(tu)的(de)質(zhi)量圖(tu)，并對所有(you)像素(su)點的(de)質(zhi)量值進行排序；

通過質(zhi)量圖(tu)、像素(su)點(dian)(dian)的(de)質(zhi)量值(zhi)(zhi)獲取用于存(cun)放起始點(dian)(dian)的(de)4個相(xiang)鄰點(dian)(dian)的(de)質(zhi)量值(zhi)(zhi)的(de)毗(pi)鄰隊列(lie)；通過毗(pi)鄰隊列(lie)、像素(su)點(dian)(dian)的(de)質(zhi)量值(zhi)(zhi)對毗(pi)鄰隊列(lie)重(zhong)新排序。

在步驟(zou)101之前，該方法還包(bao)括(kuo)：

搭建數字(zi)散斑干(gan)(gan)涉測量系統(tong)，采集被測物變(bian)形前后的干(gan)(gan)涉散斑圖。

進一(yi)步地(di)，數(shu)字散斑干涉測量(liang)系統(tong)具體為(wei)：

激(ji)光器出射(she)的激(ji)光經過(guo)分光鏡(jing)(jing)后，一(yi)束光照射(she)被測物(wu)表面，另一(yi)束光經過(guo)耦合(he)透鏡(jing)(jing)沿(yan)光纖傳輸作為物(wu)光；

被測(ce)物(wu)的漫反射光(guang)依次經過光(guang)瀾、成像透鏡，與物(wu)光(guang)形成散斑(ban)干涉，通(tong)過ccd相機采集散斑(ban)干涉圖。

綜(zong)上(shang)所述(shu)(shu)，本(ben)發明(ming)實施例通過(guo)上(shang)述(shu)(shu)步(bu)驟101-步(bu)驟104實現了在單幅散斑(ban)圖(tu)前提下(xia)避免emd分(fen)解(jie)過(guo)程(cheng)中存在的(de)模態混疊(die)現象，采用ewt對單幅散斑(ban)圖(tu)進行處理，降低相位誤差，獲得精(jing)確(que)的(de)變形信息。

實施例2

下(xia)面結合具體的(de)計(ji)算公式(shi)、實例、圖2-圖9對(dui)實施例1中的(de)方案進行進一步地介紹，詳見下(xia)文描述：

201：結(jie)合圖(tu)2搭建數(shu)字散斑干涉測量系統(tong)，利用系統(tong)內的ccd相機采集被測圓盤變形前(qian)后的散斑圖(tu)；

該步(bu)驟(zou)的詳(xiang)細操作為(wei)：

1)搭建數字(zi)散斑(ban)干涉測量系(xi)統(tong)，該測量系(xi)統(tong)由ccd相機、成像(xiang)透鏡(jing)、激(ji)光器(qi)等組成；

其中(zhong)，該測量系(xi)統(tong)的光(guang)(guang)(guang)路如圖2所示(shi)，激光(guang)(guang)(guang)器出(chu)射的激光(guang)(guang)(guang)經(jing)過(guo)分(fen)光(guang)(guang)(guang)鏡分(fen)成兩束(shu)光(guang)(guang)(guang)，一束(shu)光(guang)(guang)(guang)照射被(bei)測物(wu)表面，另(ling)一束(shu)光(guang)(guang)(guang)經(jing)過(guo)耦合透(tou)鏡沿著光(guang)(guang)(guang)纖(xian)傳輸作為物(wu)光(guang)(guang)(guang)，被(bei)測物(wu)的漫反射光(guang)(guang)(guang)依次(ci)經(jing)過(guo)光(guang)(guang)(guang)瀾、成像透(tou)鏡，與物(wu)光(guang)(guang)(guang)形成散斑干涉，通過(guo)ccd相(xiang)機(ji)采集散斑干涉圖。

具(ju)體(ti)實現(xian)時，ccd相機(ji)采用(yong)日本(ben)(ben)sentech公(gong)司生產的stc-cl152a，該(gai)ccd相機(ji)的靶面尺寸為1.27cm(1/2英(ying)寸)，成(cheng)像區域h×v＝6.4mm×4.8mm，成(cheng)像鏡頭采用(yong)日本(ben)(ben)騰龍公(gong)司的焦距f為8mm的鏡頭(鏡頭規格為2/3英(ying)寸)即可實現(xian)測量，光源采用(yong)一個波長(chang)為532nm的單縱(zong)模綠光激光器，被測圓盤面板的材料是銅片。

其中，本發明實施例對銅(tong)片的尺寸(cun)不做限(xian)制，根據實際(ji)應用中的需要進行設定。

2)首(shou)先利用ccd相機采(cai)集(ji)被測圓盤(即銅片(pian)(pian)，參見圖(tu)3)變(bian)形(xing)(xing)前(qian)的(de)干(gan)涉散斑(ban)(ban)圖(tu)，然后(hou)對銅片(pian)(pian)施加精確的(de)變(bian)形(xing)(xing)力，使其發生變(bian)形(xing)(xing)，打(da)開光源，利用ccd相機采(cai)集(ji)銅片(pian)(pian)變(bian)形(xing)(xing)后(hou)的(de)干(gan)涉散斑(ban)(ban)圖(tu)。采(cai)集(ji)的(de)變(bian)形(xing)(xing)前(qian)后(hou)散斑(ban)(ban)圖(tu)如圖(tu)4(a)和(he)圖(tu)4(b)所示(shi)。

其(qi)中，本發明實施例對光源、ccd相(xiang)機等的型號不做限制，只要能完成(cheng)上述功(gong)能的器件(jian)均可。

具體實(shi)現時，本(ben)發明(ming)實(shi)施(shi)(shi)例對施(shi)(shi)加到(dao)銅片上的變形(xing)力的大(da)小不(bu)做限制，根據實(shi)際(ji)應用中的需要進行(xing)設定。

202：對變形(xing)前后干涉散斑圖分別進行經驗小波分解，獲得一系列的模態函數分量,即調頻調幅成分,該步驟的詳細(xi)操作為：

ewt方法是在小波框架內通過(guo)對散斑圖片的頻(pin)(pin)譜自適應(ying)分割(ge)，獲取具有緊支(zhi)撐傅里葉頻(pin)(pin)譜的調頻(pin)(pin)調幅(fu)成(cheng)分。

1)首先利用meyer小波(為一種小波基，為本領域技術人員所公知，本發明實施例對此不做贅述)構造經驗尺度函數和經驗小波函數

式中：ω為頻率；γ為常數；ωn為相鄰極大值點的均值；β(x)為輔助函數(即為x)；n為極值點個數(shu)。

β(x)＝x⁴(35-84x+70x²-20x³)

其中(zhong)，x為(wei)[0,1]。

2)通過經驗尺度函數和經驗小波函數對圖片進行卷積，獲得圖片的高頻成分和低頻成分

其中，f(t)為圖片；ψn(t)為經驗小波函數；f(ω)為圖片的傅立葉變換；為經驗尺度函數；f^-1為傅立葉逆變換。

3)根據高頻成分和(he)低頻成分獲得分解后的調頻調幅分量fk(t)。

其中，f0(t)為第一個調頻調幅分量；為(wei)高頻成分(fen)；ψk(t)為(wei)經驗尺度函數；k為(wei)分(fen)解后的分(fen)量個數。

203：計算調(diao)頻調(diao)幅分量(liang)(liang)和(he)原散斑(ban)圖之間(jian)的(de)(de)互信(xin)(xin)息值，根據互信(xin)(xin)息值自適應的(de)(de)提取包含變(bian)形(xing)信(xin)(xin)息的(de)(de)主分量(liang)(liang)，去除噪聲分量(liang)(liang)；

1)計算原(yuan)圖片f(t)、與(yu)分解后調頻調幅分量(即fk(t),k＝1,2,3...n)之間的互信息μk(t)；

μ＝<μk>,k＝1,2,3...n

其中，該步驟的(de)計(ji)算過(guo)程為本領域技(ji)術人員所(suo)公知(zhi)，本發明(ming)實(shi)施例對此不(bu)做贅(zhui)述。

2)定義圖片f(t)的(de)調(diao)頻調(diao)幅分(fen)量(liang)的(de)敏感(gan)因子zk；

3)按(an)照敏感因(yin)子從小到大的(de)順序將所(suo)有調頻調幅(fu)分量進(jin)行重新排(pai)(pai)序，得到新的(de)序列<f'k>，k＝1,2,3...n，z1'≥z'2≥...z'n-1≥z'n，z'k為排(pai)(pai)序后的(de)敏感因(yin)子。

4)求出相(xiang)鄰兩個調頻調幅分量(liang)敏感(gan)因子之差，之后找出最(zui)小(xiao)差值。

dk＝z'k-z'k+1

利用最(zui)小(xiao)差值(zhi)dk找出z'k，由(you)z'k對應的序列k找出其(qi)對應的原序列fk(t)，那么分(fen)(fen)(fen)(fen)解后從第fk+1(t)分(fen)(fen)(fen)(fen)量(liang)開始以后的分(fen)(fen)(fen)(fen)量(liang)都為背景或噪聲分(fen)(fen)(fen)(fen)量(liang)，前n個分(fen)(fen)(fen)(fen)量(liang)為包含(han)主要變形信(xin)息的分(fen)(fen)(fen)(fen)量(liang)。

204：采用hilbert變換法計算包(bao)裹相位，并根據質量導向進行相位解包(bao)裹；

1)首先將包含變形信息的主(zhu)分量c(x,y)進(jin)行(xing)希爾伯特(te)變換(huan)，并通過反正切獲(huo)得包裹相位；

其中,re{}與im{}分別代表實部和虛部；fo為頻率；ψ(x,y)為相位(wei)。

2)計算包裹(guo)相(xiang)位圖的質量圖，并對(dui)所(suo)有(you)像素點的質量值(zhi)進(jin)行(xing)排序(xu)，包裹(guo)相(xiang)位為ψ，那么它的質量圖為q，其數學表達(da)式：

其中，qm,n為質量圖；m和n為像素點；和為相(xiang)位(wei)偏導；ψi,j為相(xiang)位(wei)；i和j為相(xiang)位(wei)圖上點的取(qu)值。

3)從(cong)質量(liang)圖中取出(chu)質量(liang)值(zhi)最高(gao)的點(dian)(dian)作(zuo)為相(xiang)位展(zhan)(zhan)開(kai)(kai)的起始(shi)(shi)點(dian)(dian)，同時(shi)把(ba)起始(shi)(shi)點(dian)(dian)標記為已展(zhan)(zhan)開(kai)(kai)點(dian)(dian)，把(ba)起始(shi)(shi)點(dian)(dian)的4個相(xiang)鄰(lin)(lin)點(dian)(dian)分別以(yi)起始(shi)(shi)點(dian)(dian)為參照點(dian)(dian)進行(xing)相(xiang)位展(zhan)(zhan)開(kai)(kai)，相(xiang)位展(zhan)(zhan)開(kai)(kai)后標記4個相(xiang)鄰(lin)(lin)點(dian)(dian)為已展(zhan)(zhan)開(kai)(kai)點(dian)(dian)。同時(shi)把(ba)4個相(xiang)鄰(lin)(lin)點(dian)(dian)按其(qi)質量(liang)值(zhi)的高(gao)低排序存(cun)放到一個毗鄰(lin)(lin)隊(dui)列q中；

參(can)見圖5，例如：a點(dian)(dian)為(wei)質量值最高(gao)(gao)的(de)(de)點(dian)(dian)，將(jiang)(jiang)(jiang)a點(dian)(dian)作為(wei)相位(wei)展(zhan)開的(de)(de)起始(shi)點(dian)(dian)，同(tong)(tong)時將(jiang)(jiang)(jiang)a點(dian)(dian)標(biao)記為(wei)已展(zhan)開點(dian)(dian)，a點(dian)(dian)的(de)(de)4個相鄰點(dian)(dian)分(fen)別(bie)(bie)為(wei)b、c、d和(he)e。將(jiang)(jiang)(jiang)b、c、d和(he)e分(fen)別(bie)(bie)以a點(dian)(dian)位(wei)參(can)照點(dian)(dian)進(jin)行相位(wei)展(zhan)開(具體展(zhan)開的(de)(de)過程為(wei)本(ben)領域技術人員所公知(zhi)，本(ben)發明(ming)實施例對此(ci)不做贅述)，相位(wei)展(zhan)開后，將(jiang)(jiang)(jiang)b、c、d和(he)e點(dian)(dian)標(biao)記為(wei)已展(zhan)開點(dian)(dian)。同(tong)(tong)時將(jiang)(jiang)(jiang)b、c、d和(he)e分(fen)別(bie)(bie)按照質量值的(de)(de)高(gao)(gao)低進(jin)行排序，將(jiang)(jiang)(jiang)排序結果存儲在一個毗鄰隊列q中。

其中，q的取值(zhi)根據質量(liang)值(zhi)的數量(liang)有關，本發明實施例對此不做限制。

4)取出毗鄰(lin)(lin)隊(dui)(dui)列q中(zhong)質量(liang)值最(zui)高(gao)(gao)的點(dian)，以質量(liang)值最(zui)高(gao)(gao)點(dian)的一個已展開(kai)的相鄰(lin)(lin)點(dian)為參考點(dian)進行相位(wei)展開(kai)，標記(ji)該(gai)點(dian)為已處(chu)理(li)(li)點(dian)，把(ba)它的4相鄰(lin)(lin)點(dian)中(zhong)未被處(chu)理(li)(li)的點(dian)放入毗鄰(lin)(lin)隊(dui)(dui)列q中(zhong)，并按(an)質量(liang)值高(gao)(gao)低(di)對隊(dui)(dui)列q重新(xin)排序。

參(can)(can)見圖6，例(li)如：a點(dian)(dian)為(wei)質量值(zhi)最高的(de)(de)(de)點(dian)(dian)，將(jiang)a點(dian)(dian)的(de)(de)(de)已展(zhan)(zhan)開(kai)的(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)鄰(lin)點(dian)(dian)b點(dian)(dian)作為(wei)參(can)(can)考點(dian)(dian)，對b點(dian)(dian)再次進行(xing)相(xiang)(xiang)位(wei)展(zhan)(zhan)開(kai)，標記b點(dian)(dian)為(wei)已處(chu)理點(dian)(dian)，將(jiang)b點(dian)(dian)的(de)(de)(de)4相(xiang)(xiang)鄰(lin)點(dian)(dian)(例(li)如：為(wei)f、g、h和i)中未被處(chu)理的(de)(de)(de)點(dian)(dian)(例(li)如：為(wei)g、h和i)放入(ru)毗鄰(lin)隊列q中，同時將(jiang)按(an)照質量值(zhi)的(de)(de)(de)高低對隊列q重新排序。

5)重復上述步(bu)驟(zou)直到毗鄰(lin)隊列(lie)q為空(kong)。

205：利用zernike多項式擬合消除解包(bao)裹(guo)相(xiang)(xiang)位中的(de)(de)載頻獲得真實相(xiang)(xiang)位，去載頻后的(de)(de)相(xiang)(xiang)位圖(tu)如(ru)圖(tu)7所示。該步(bu)驟的(de)(de)詳細操(cao)作為：

1)利用zernike多項式(shi)擬合消除載頻，將(jiang)展開后的連續相(xiang)位表(biao)示為n項多項式(shi)的組合。首(shou)先在參考面(mian)區域內利用已知數(shu)(shu)計算zernike多項式(shi)的系數(shu)(shu)；

ψ(x',y')＝a0uo(x',y')+a1u1(x',y')+...+agug(x',y')+...+an-1un-1(x',y')

其(qi)中(zhong)，ψ(x',y')和ui(x',y')等為已知數據，利用這些已知數據可(ke)以計算(suan)a0…ag等；a0…ag為多項式(shi)的系數。

2)記為寫成zernike多項式的線(xian)性組合形(xing)式為：

206：對變形前后的真實相位進行相減，并利用(yong)相位變化量獲(huo)得物體變形信(xin)息，獲(huo)得變形解(jie)調相位如圖8所示，物體變形三維圖如圖9所示。

其中(zhong)，從圖(tu)(tu)8中(zhong)可(ke)(ke)以(yi)看出本方法可(ke)(ke)以(yi)有效的去除(chu)背景光或噪(zao)聲，獲(huo)取(qu)(qu)高質量的相位圖(tu)(tu)；從圖(tu)(tu)7中(zhong)可(ke)(ke)以(yi)看出本方法能夠(gou)對物體變形(xing)進行測量，獲(huo)取(qu)(qu)不同方向(xiang)的變形(xing)信息。

綜上所述(shu)，本(ben)發(fa)明實施(shi)例通過上述(shu)步驟(zou)201-步驟(zou)206實現了在單(dan)幅(fu)散(san)斑(ban)圖前提下(xia)避免emd分(fen)解過程中存在的(de)(de)模態混疊現象，采用(yong)ewt對單(dan)幅(fu)散(san)斑(ban)圖進行處理，降低相位誤差，獲得精確的(de)(de)變形信息。

本發明實(shi)施例對各器件(jian)(jian)(jian)的(de)型(xing)號(hao)除做特(te)殊說明的(de)以外，其他(ta)器件(jian)(jian)(jian)的(de)型(xing)號(hao)不做限制，只要能完成上述功能的(de)器件(jian)(jian)(jian)均可。

本(ben)領(ling)域技(ji)術人員可以理解附圖只(zhi)是一個優選(xuan)實施(shi)例(li)的示意圖，上述本(ben)發明實施(shi)例(li)序(xu)號僅僅為了描述，不代表實施(shi)例(li)的優劣。

以(yi)上所(suo)述僅為本(ben)(ben)(ben)發(fa)明的(de)較佳實施例，并不用以(yi)限制本(ben)(ben)(ben)發(fa)明，凡在(zai)(zai)本(ben)(ben)(ben)發(fa)明的(de)精神和原則(ze)之內，所(suo)作的(de)任(ren)何(he)修(xiu)改、等(deng)同替換、改進等(deng)，均應包含在(zai)(zai)本(ben)(ben)(ben)發(fa)明的(de)保(bao)護(hu)范圍之內。