在散斑干涉测量中,散斑相位图存在大量散斑噪声,需要对其进行滤波处理。但是,目前存在的滤波评价指标不适用于对单一图像持续滤波过程的判断,难以实现滤波过程的自动化。提出一种基于平滑样条拟合的滤波评价方法,通过对滤波过程中相位图的相位分布进行平滑样条拟合并计算其均方根误差,实现对滤波效果的定量分析,以及对持续滤波过程中的图像滤波完成情况的判断,并采用散斑干涉测量中的实验图像对所提方法进行实验验证。实验结果表明,该方法能有效判断散斑相位图是否滤波完成。最后通过对该方法判断的滤波完成图像进行解包裹处理,进一步验证了该方法的有效性和普适性。

平板显示因具有体积小、重量轻、功耗低、画质好等优点, 已被广泛应用于电子仪表显示、车载显示、数码相机、智能手机、个人电脑、电视产品等领域之中。本文介绍了薄膜晶体管液晶显示(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display,TFT-LCD)、有机发光二极管Organic Light Emitting Diode(OLED)显示、量子点发光二极管Quantum Dot Light Emitting Diode(QLED)显示及微发光二极管(Micro-LED)显示这几种平板显示技术的结构及原理。从结构、材料、性能、应用几方面对这几种平板显示技术进行了比较。最后给出了这几种平板显示技术的最新研究进展。LCD显示经过多年发展, 技术成熟, 成本低廉, 仍然在显示市场占据主流地位。OLED显示技术摆脱了传统LCD的背光源, 开创了自发光显示的未来发展方向。在相当一段时期内, LCD和OLED仍将会共存于市场中, 相互竞争和补充。QLED显示和Micro-LED显示这两种显示技术, 在理论上较OLED显示具有更好的颜色表现、更长的工作寿命等优势, 具有非常广阔的发展前景, 将为未来显示行业提供更多更好的选择。

针对数字散斑干涉(Digital Speckle Pattern Interferometry, DSPI)测量中散斑噪声干扰会导致相位提取困难、测量灵敏度降低的问题, 提出基于能量的DSPI相位图正余弦滤波法, 克服传统滤波方法不具有自适应性的不足, 提高了相位图质量。该方法根据正交小波包能量估算DSPI相位图中的噪声能量; 对相位图分别进行正余弦变换, 采用均值法平滑处理; 利用噪声能量设定滤波阈值, 实现相位图有效滤波, 文中将噪声能量与正余弦滤波结合可以自适应地进行降噪处理, 利用能量控制图像滤波效果。仿真和实验结果表明, 基于能量的正余弦滤波法较传统方法可以减少50%的循环次数。证明了本文提出的方法能够有效地对数字散斑干涉相位图进行滤波, 提高信噪比。

采用CCD相机采集物体变形前后的散斑图片, 利用一维经验小波变换对散斑图片进行逐行分解, 获得一系列的固有分量. 根据分解后分量的核概率密度函数提出基于核概率密度的自适应降噪法, 去除噪声干扰, 提取跟变形信息相关的分量并重构, 利用重构后的每一行获得变形前后重构散斑图. 采用Hilbert法计算重构后散斑图的相位, 对变形前后散斑图相位进行相减, 根据相位差进行解包裹获得物体表面变形信息.实验结果表明该方法能够有效地对物体表面变形进行测量, 且测量精度较经验模态分解提高4倍.

为解决传统相位解包裹法不能够用于非连续表面的动态变形测量的缺点, 在详细阐述基于时空三维相位解包裹技术的数字散斑干涉术的工作原理和测量步骤基础上, 应用数字散斑干涉术和时空三维相位解包裹测量非连续表面动态变形.实验证明, 当采用每秒70帧的普通相机拍照时, 可实现最快形变速率为25.12 μm/s的非连续表面动态变形测量.本文所提方法扩展了数字散斑干涉术的测量范围, 增强其应用能力.

提出了利用数字图像相关技术测量印刷电路板全场微应变的方法, 用于评估电路板由应力所导致的失效风险, 克服传统实验测试方法不能有效测量全场应变以及难以给出应变集中区域的不足。设计了基于三维数字图像相关技术和应力加载策略的实验方法, 通过所获得的全场主应变分布及局部区域内应变历史曲线来评估电路板的失效风险。实验结果表明, 所提出的电路板微应变测量方法的重复性优于100 με, 能够有效地获得电路板全场的微应变分布, 尤其是能够直观地显示电路板应变超过额定值的区域分布, 为改进电路板设计、降低电路板失效风险和保护电子元器件的安全提供了重要的实测数据。

剪切散斑干涉技术是一种非接触测量物体变形缺陷的光学无损测量方法, 其通过计算物体变形前后的散斑图中的相位获取被测物的应变缺陷信息。近年来该技术在航空、航天等工业无损检测领域得到了广泛的应用。本文从系统关键技术、散斑图像处理技术两方面介绍了剪切散斑干涉技术的研究进展, 详细论述了多种剪切装置实现大视角测量、空间载波实现动态测量、多种图像处理算法的一系列剪切散斑干涉技术; 最后介绍了剪切散斑干涉技术的国内外应用进展, 展望了剪切散斑干涉技术在动态测量、光滑表面测量及定量反算形变量等方面的发展趋势。

在实际工程应用中, 对材料形貌和结构变形等参量的检测是必不可少的, 而且往往需要进行多参量同时测量。针对该背景, 采用数字散斑干涉与数字条纹投影相结合的测量方法,设计了一种集成光路, 通过在数字散斑干涉实验光路中引入一个投影设备, 实现物体表面形貌和微变形的同时测量。所提出的方法具有全场非接触测量的优点, 且测量光路简单、操作方便、效率高、可靠性强。该方法的形貌测量分辨率优于10 μm, 形变测量分辨率优于30 nm。

为了精确、实时地测量物体表面的动态形变,提出了基于狭缝光阑的空间载波剪切散斑干涉系统.该系统通过倾斜迈克尔逊干涉仪的一个平面镜来产生剪切量和载波频率,实现空间频谱的移动;采用一个可调节的狭缝光阑控制散斑大小和空间频谱宽度.基于傅里叶变换与反变换在空间频率域上提取所需的频谱并计算相位图,最后通过一幅干涉条纹图得到相位分布信息.采用该系统对一个中心加载、四周固支的薄铝板进行了动态测量,分析了光学系统参数对测量结果的影响.结果表明,采用像素尺寸为4.65 μm×4.65 μm的高分辨率相机,焦距为8 mm的成像镜头,设置剪切量为25 mm,狭缝光阑X方向的尺寸为1 mm时,可得到高质量的剪切散斑相位图.该方法可以在25 frame/s 的采集速度下,以43.6°的视场角实现动态形变的测量,可测形变峰值为0.5~30 μm.

数字剪切散斑干涉技术在工业无损检测领域有广阔的应用前景,传统的迈克尔逊型数字剪切散斑干涉仪由于结构的限制,视场角很小,这限制了其在工程上的应用.介绍一种新型的大视角剪切散斑干涉系统,通过在成像镜头和CCD传感器之间嵌入4f光学系统来扩大其视场角,并实现镜头的外置.理论分析证明,视场角不再受到迈克尔逊结构的限制,仅仅取决于镜头的焦距和CCD传感器的靶面尺寸.设计并组建了一个大视场角迈克尔逊剪切散斑干涉系统,对比实验表明,在短的工作距离下实现了大视场的全场检测,在1 m的测距下,新系统测量面积可达800 mm×600 mm,而传统的系统测量面积只有250 mm×200 mm.