留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

采用整体最小二乘法的条纹图配准方法

穆治亚 艾华 樊孝贺 何昕 何丁龙 韩冬松 于国栋

穆治亚, 艾华, 樊孝贺, 何昕, 何丁龙, 韩冬松, 于国栋. 采用整体最小二乘法的条纹图配准方法[J]. 中国光学(中英文), 2016, 9(6): 625-632. doi: 10.3788/CO.20160906.0625
引用本文: 穆治亚, 艾华, 樊孝贺, 何昕, 何丁龙, 韩冬松, 于国栋. 采用整体最小二乘法的条纹图配准方法[J]. 中国光学(中英文), 2016, 9(6): 625-632. doi: 10.3788/CO.20160906.0625
MU Zhi-ya, AI Hua, FAN Xiao-he, HE Xin, HE Ding-long, HAN Dong-song, YU Guo-dong. Inference fringe image registration using total least square method[J]. Chinese Optics, 2016, 9(6): 625-632. doi: 10.3788/CO.20160906.0625
Citation: MU Zhi-ya, AI Hua, FAN Xiao-he, HE Xin, HE Ding-long, HAN Dong-song, YU Guo-dong. Inference fringe image registration using total least square method[J]. Chinese Optics, 2016, 9(6): 625-632. doi: 10.3788/CO.20160906.0625

采用整体最小二乘法的条纹图配准方法

doi: 10.3788/CO.20160906.0625
基金项目: 

吉林省自然科学基金资助项目 No.201115124

详细信息
    通讯作者:

    穆治亚(1985-),男,山西晋中人,博士,助理研究员,2009年于吉林大学获得学士学位,2014年于中国科学院大学获得博士学位,主要从事数字图像处理和红外多目标跟踪领域方面的研究。E-mail:muziya9@163.com

  • 中图分类号: TP391.4

Inference fringe image registration using total least square method

Funds: 

Supported by Jilin Provincial Natural Science Foundation of China No.201115124

More Information
  • 摘要: 针对共光路菲索型动态干涉仪采集到的4幅条纹图的空间一致性问题,本文提出一种新的条纹图配准思路,将条纹图与图像配准在关联度上人为分开,搭建了专用的图像配准装置,避免将条纹与十字丝标志点混在一幅图像内而影响干涉仪的测量精度。首先通过本文搭建的条纹图配准装置对4台CMOS相机进行物理配准,然后利用整体最小二乘法对采集到的同一十字丝刻划板图像进行十字丝提取、交点计算以及旋转量计算,实现共光路菲索型动态干涉仪条纹图像的点点对应。最后通过试验对比验证,证明了本文算法的配准精度优于模板重心法的配准结果,互相关度达到96%以上。

     

  • 图 1  干涉条纹配准结构三维图

    Figure 1.  3D picture of inference fringe registration structure

    图 2  调整前刻划板采集图

    Figure 2.  Collecting picture of depiction board before regulating depiction

    图 3  预处理结果及十字丝放大显示图

    Figure 3.  Result of pretreatment and the enlarged image of cross wire

    图 4  整体最小二乘法配准后刻划板图

    Figure 4.  Depiction board picture after registration using total least square

    图 5  按配准得到的公式变换后的条纹图

    Figure 5.  Fringe picture of transform using the registration result

    图 6  手动提取模板

    Figure 6.  Cyclostyle by manpower

    图 7  有效区域提取结果

    Figure 7.  Results collection of valid region

    图 8  重心法配准结果

    Figure 8.  Registration result of barycenter method

    表  1  整体最小二乘法得到配准结果

    Table  1.   Registration result using total least square

    图像序列十字丝中心点平移量直线斜率旋转量/(°)
    0相位(1 030,1 045) (6,21) 0.013 60.779 2
    180相位(1 016,1 021) (-8,-3) 0.001 30.074 5
    90相位(1 023,1 025) (-1,1) 0.000 80.045 8
    270相位(1 019,1 027) (-5,3) 0.001 10.063 0
    下载: 导出CSV

    表  2  互相关度计算结果

    Table  2.   Result of cross-correlation value

    相机标号配准前整体最小二乘法重心法
    (1,2) 0.150.960.83
    (1,3) 0.170.970.84
    (1,4) 0.140.970.82
    (2,3) 0.120.980.92
    (2,4) 0.100.960.91
    (3,4) 0.150.97 0.90
    下载: 导出CSV
  • [1] 王永红,冯家亚,王鑫,等.基于狭缝光阑的剪切散斑干涉动态测量[J].光学精密工程,2015,23(3):645-651. doi: 10.3788/OPE.

    WANG Y H,FENG J Y,WANG X,et al.. Shearing speckle interferometry based on slit aperture for dynamic measurement[J]. Opt. Precision Eng.,2015,23(3):645-651.(in Chinese) doi: 10.3788/OPE.
    [2] 王永红,李骏睿,孙建飞,等.散斑干涉相位条纹图的频域滤波处理[J].中国光学,2013,7(3):389-395. http://www.chineseoptics.net.cn/CN/abstract/abstract9139.shtml

    WANG Y H,LI J R,Sun J F,et al.. Frequency domain filtering for phase fringe patterns of digital speckle pattern interfeinmetry[J]. Chine Optics,2013,7(3):389-395.(in Chinese) http://www.chineseoptics.net.cn/CN/abstract/abstract9139.shtml
    [3] 左芬.同步移相干涉测量的抗振技术研究[D].南京:南京理工大学,2008.

    ZUO F. Study on the simultaneous phase-shifting anti-vibrational interferometry[D]. Nanjing:Nanjing University of Science and Technology,2008.(in Chinese)
    [4] 徐晨.动态干涉测量技术与应用研究[D].南京:南京理工大学,2009.

    XU C. Study of dynamic interferometry technology and application[D]. Nanjing:Nanjing University of Science and Technology,2009.(in Chinese)
    [5] 田枫、白福忠、吴亚琴,等.基于统计分析方法的同步移相干涉图位置配准[J].光学学报,2014,6:0626001.1-7. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GXXB201406040.htm

    TIAN F,BAI F ZH,WU Y Q,et al. Position registration for simultaneous phase-shifting interferograms based on statistical analysis method[J]. Acta Optica Sinica,2014,6:0626001.1-7.(in Chinese) http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GXXB201406040.htm
    [6] KAUFMANN G H,GALIZZI G E. Phase measurement in temporal speckle pattern interferometry:comparison between the phase-shifting and the Fourier transform methods[J]. Applied Optics,2002,41(34):7254-7263. doi: 10.1364/AO.41.007254
    [7] WANG F,PENG X S,LIU S Y. The method to filter the noise in the speckle fringe pattern based on spin filtering[J]. Strong Laser and Ion Beam,2009,21(z):230-234.
    [8] WANG M X,FANG Y,HU H P. The independent component analysis method based on two-dimensional wavelet transform and its application in image separation[J]. Electronics and Information J.,2006,28(3):471-475.
    [9] 武迎春,曹益平,肖焱山.任意相移最小二乘法迭代的在线三维检测[J].光学精密工程,2014,22(5):1347-1353. doi: 10.3788/OPE.

    WU Y CH,CAO Y P,XIAO Y SH. On-line three-dimensional inspection using randomly phase-shifting fringe based on least-square iteration[J]. Opt. Precision Eng.,2014,22(5):1347-1353.(in Chinese) doi: 10.3788/OPE.
    [10] 丁克良,沈云中,欧吉坤.整体最小二乘法直线拟合[J].辽宁工程技术大学学报(自然科学版),2010,19(1):44-47. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-FXKY201001014.htm

    DING K L,SHENG Y ZH,OU J K. Methods of line-fitting based on total least-squares[J]. J. Liaoning Technical University(Natural Science),2010,19(1):44-47.(in Chinese) http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-FXKY201001014.htm
    [11] 张海华,刘春.顾及粗差的混合最小二乘平差实验分析[J].现代测绘,2010,5:8-12. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JSCH201005002.htm

    ZHANG H H,LIU CH. Mixed total least squares and least squares adjustment experimental anal ysis with gross error considered[J]. Modern Surveying and Mapping,2010,5:8-12.(in Chinese) http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JSCH201005002.htm
    [12] 郭交,李真芳,保铮.基于相位梯度的干涉条纹图配准方法[J].西安电子科技大学学报(自然科学版),2011,1:110-116. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XDKD201101019.htm

    GUO J,LI ZH F,BAO ZH. Coregistration of multiple-pass interferogram of a single-baseline InSAR system based on phase gradients[J]. J. Xidian University,2011,1:110-116.(in Chinese) http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XDKD201101019.htm
    [13] 田枫.自参考干涉波前探测中光瞳形状问题研究[D].内蒙古工业大学,2014. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10128-1015532128.htm

    TIAN F. Research on pupil shape problem in self-referencing interferometer wavefrom detection[D]. Inner Mongolia University of technology,2014.(in Chinese) http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10128-1015532128.htm
    [14] WU S,HE X,YANG L. Enlarging the angle of view in Michelson interferometer based stereography by embedding a 4f system[J]. Appl. Opt.,2011,50(21):1669-1705. http://cn.bing.com/academic/profile?id=2018897626&encoded=0&v=paper_preview&mkt=zh-cn
    [15] 王新华,黄玮,欧阳继红.多探测器拼接成像系统实时图像配准[J].中国光学,2015,8(2):211-219. doi: 10.3788/co.

    WANG X H,HUANG W,OUYANG J H. Real-time image registration of the multi-detectors mosaic imaging system[J]. Chine Optics,2015,8(2):211-219.(in Chinese) doi: 10.3788/co.
  • 加载中
图(8) / 表(2)
计量
  • 文章访问数:  2164
  • HTML全文浏览量:  658
  • PDF下载量:  770
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2016-06-01
  • 修回日期:  2016-08-15
  • 刊出日期:  2016-12-01

目录

    /

    返回文章
    返回

    重要通知

    2024年2月16日科睿唯安通过Blog宣布,2024年将要发布的JCR2023中,229个自然科学和社会科学学科将SCI/SSCI和ESCI期刊一起进行排名!《中国光学(中英文)》作为ESCI期刊将与全球SCI期刊共同排名!