干涉条纹法中目标条纹最优区间的选取系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及液体介质电场测量领域，尤其涉及一种通过双光路干涉测量液体 介质电场的干涉条纹法中目标条纹最优区间的选取系统。
【背景技术】
[0002] 干涉条纹法在液体介质电场测量领域因其快速性、直观性、实时性相比其他方法 具有较大的优越性而逐步被广泛采用。
[0003] 采用干涉条纹法测量液体介质电场的原理大致如下：
[0004] 在均匀电场下，由于某些液体介质的电致双折射性质，光路中的参考光束与测量 光束之间的相位差发生变化，因而在成像装置上干涉条纹会呈现平行移动，因此，利用图像 传感器（Charge-coupled Device，CCD)装置分别拍摄未施加电压和施加电压后的干涉图 像，通过条纹的位移量和明暗条纹间距可以计算出外施电场的大小，电场强度可以由以下 公式计算得到：
[0006] 其中，E为待测电场强度，y为目标条纹的位移量，B为液体介质的Kerr (克尔）常 数，L为电场区域长度，d为明暗条纹间距。
[0007] 然而，上述干涉条纹法的使用存在以下问题：
[0008] 通过干涉仪形成的干涉条纹在C⑶上的成像并非理想的平行直线，且由于C⑶传 感器上每个像元在不同时刻的随机噪声存在差异，往往导致同一条纹上各像素点的位移会 存在几个像素的误差。因此，在对干涉条纹图像进行后期数字处理时，需要考虑CCD的随机 噪声、环境振动、光斑强度均匀性等非理想因素，用软件方法减小测量误差。然而，现有技术 中没有对如何选取目标条纹上的合适条纹区间进行研究，导致根据条纹位移量计算电场强 度的精确性和准确性均不够。 【实用新型内容】
[0009] 基于此，本实用新型在于提供选取目标条纹上的最优条纹区间的系统，使得根据 条纹位移量计算电场强度更加精确。
[0010] -种干涉条纹法中目标条纹最优区间的选取系统，包括：图像预处理装置，能够分 别获取均匀电场下施加电压前的背景图像和施加电压后的加压图像，并提取所述背景图像 中明条纹的骨架线和所述加压图像中明条纹的骨架线；条纹间距与位移获取装置，能够获 取所述背景图像中所选定的目标条纹与至少一相邻条纹之间的条纹间距，及所述加压图像 中移动后的所述目标条纹上像素点的位移；最优区间确定装置，能够计算所述目标条纹的 不同区间内的像素点的所述条纹间距与所述位移的比值，根据所述比值确定所述目标条纹 的最优区间。
[0011] 本实用新型所提供的目标条纹最优区间的选取系统通过获取背景图像中目标条 纹上像素点与相邻条纹之间的条纹间距以及加压图像中目标条纹上像素点的位移，通过计 算条纹间距与位移之间的比值确定所述目标条纹上的像素点位移误差最小的一段区间，最 大程度保证根据条纹位移量计算电场强度的精确性和准确性，从而更加准确地获取目标条 纹的位移量，为根据条纹位移量计算电场强度奠定了基础，在干涉条纹电场测量领域具有 重要的实际意义。
【附图说明】
[0012] 图1为本实用新型另一实施例所提供的干涉条纹法中目标条纹最优区间的选取 系统的结构示意图。
[0013] 图2是图1所示的选取系统的详细结构示意图。
[0014] 图3为本实用新型第二实施例所提供的干涉条纹法中目标条纹最优区间的选取 系统的结构示意图。
[0015] 图4是本实用新型第三实施例所提供的干涉条纹法中目标条纹最优区间的选取 系统的结构示意图。
[0016] 图5为是图1所示的选取系统的选取方法的流程图。
[0017] 图6为图5所示选取方法中的目标条纹的识别方法的流程图。
[0018] 附图标记说明
[0019] 10图像预处理装置
[0020] 20条纹间距与位移获取装置
[0021] 21坐标读取单元
[0022] 22坐标差值计算单元
[0023] 30最优区间确定装置
[0024] 31间距位移比均值计算单元
[0025] 33间距位移比方差计算单元
[0026] 35曲线显示单元
[0027] 40目标条纹选取装置
[0028] 50像素区间选取装置
[0029] 51标记单元
[0030] 52坐标读取单元
[0031] 53坐标差值计算单元
[0032] 60目标条纹识别装置
【具体实施方式】
[0033] 为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实 施方式，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】 仅用以解释本实用新型，并不限定本实用新型的保护范围。
[0034] 请参阅图1，为本实用新型一实施例所提供的干涉条纹法中目标条纹最优区间的 选取系统，其包括图像预处理装置10,能够分别获取均匀电场下施加电压前的背景图像和 施加电压后的加压图像，并提取背景图像中明条纹的骨架线和加压图像中明条纹的骨架 线；条纹间距与位移获取装置20,能够获取背景图像中所选定的目标条纹与至少一相邻条 纹之间的条纹间距，及加压图像中移动后的目标条纹上像素点的位移；最优区间确定装置 30,能够根据所述条纹间距与位移获取装置的结果计算目标条纹的不同区间内像素点的条 纹间距和位移的比值，根据比值确定目标条纹的最优区间。
[0035] 所述最优区间是指目标条纹上的像素点的位移误差最小的区间段。该图像预处理 装置10对背景图像和加压图像分别进行预处理以得到图像中明条纹的骨架线，其中预处 理的方式至少包括像增强和SUSAN滤波两项预处理操作，然后用二值图法提取所有明条纹 的骨架线，将骨架线显示在原图上。图像预处理装置10可以为装设有通过上述方式处理图 像的软件的计算机系统。
[0036] 请同时参阅图2,该条纹间距与位移获取装置20包括能够读取背景图像和加压图 像中选定条纹上各像素点的行坐标的坐标读取单元21以及对行坐标进行运算的坐标差值 计算单元22。具体的，该坐标读取单元21分别读取目标条纹上像素点的行坐标以及与其 相邻的条纹上像素点的行坐标值，所述目标条纹上每一像素点的行坐标与相邻条纹上相应 的像素点（即纵向上同轴的像素点）的行坐标相减得到该相应像素点的条纹间距。其中， 相邻的条纹可以为与目标条纹相邻一条暗条纹或者上下相邻的两条暗条纹，若为相邻的两 条暗条纹，条纹间距的大小则为各像素点与两相邻条纹上对应的像素点之间的间距的平均 值。其次，目标条纹上像素点的选取优选选择目标条纹上的全部像素点，并计算每一像素点 与相邻条纹之间的条纹间距。如目标条纹上包括N个像素点，则每一像素点与相邻条纹之 间的条纹间距为di(i = 1，2,3…N)。该目标条纹上像素点的选取也可以是目标条纹上某 一区间段内的全部像素点，或者根据实际情况的需要将目标条纹划分多个区间段，选取不 同位置的区间段内的位置不连续的多个像素点。该坐标读取单元21还读取加压图像中移 动后的目标条纹上各像素点的行坐标，通过坐标差值计算单元22将加压图像中移动后的 目标条纹中同一像素点移动后的行坐标与移动前的行坐标相减得到该相应像素点的位移 yi (i = 1，2, 3...N) 〇
[0037] 最优区间确定装置30,包括间距位移比均值计算单元31，能够计算各像素点的条 纹间距位移比的平均值；及间距位移比方差计算单元33,能够计算各像素点的间距位移比 的方差。其中将所述目标条纹划分为多个区间，区间的划分可以根据目标条纹中像素点的 数量由多到少依次减少，且区间覆盖的宽度从目标条纹的两端到中间位置逐渐缩小。如区 间的表示为（i，N-i)，其中i = 1，2,3…N，N为目标条纹上像素点的数量。通过不同i值改 变所选区间（i，N-i)，分别计算间距位移比的均值和方差，最优区间为像素点的间距位移比 (即条纹间距与位置的比值）的均值变化平缓且方差最小的区间。优选地，该最优区间确定 装置30还包括曲线显示单元35,能够绘制间距位移比