項(xiàng)目簡(jiǎn)介：  

干涉條紋圖技術(shù)是現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)的重要手段之一。干涉條紋圖處理是全息、云紋、電子散斑干涉（ESPI）等現(xiàn)代光學(xué)和合成孔徑雷達(dá)干涉（InSAR）的信息類信號(hào)處理學(xué)和測(cè)繪科學(xué)的前沿研究領(lǐng)域。

干涉條紋圖的相位場(chǎng)和噪聲頻譜高度混疊，難以分離的特點(diǎn)，特別是ESPI及InSAR條紋圖的高強(qiáng)度散斑噪聲，使條紋圖濾波處理通常會(huì)損傷相位成分。消除、抑制噪聲而不損傷相位是條紋圖處理中提高測(cè)量精度和可靠性的最重要工作。

本成果在國(guó)際上最早（1988年）發(fā)現(xiàn)、歸納和提出在任意條紋等值線或條紋切線上，信號(hào)是零頻，相位場(chǎng)與高頻噪聲場(chǎng)頻譜可以被清晰地分開，因而在條紋等值線或切線上進(jìn)行低通濾波，可高效濾除噪聲，同時(shí)保持條紋信息不受損害的規(guī)律和概念。首創(chuàng)、發(fā)展和完善了利用條紋方向，能濾除各種噪聲并保持條紋相位不受損害的理論和系列旋濾波、系列等值線濾波方法。解決了以往各種條紋圖濾波方法在濾掉高頻噪聲的同時(shí)不可避免地模糊、畸變條紋相位的難題。

首次得出條紋中心線系統(tǒng)相位畸變的完整規(guī)律，指明該誤差無(wú)累積效應(yīng)，并提出消除該畸變的方法。提出免除噪聲的正則化條紋圖法和系列局部像素變換法等提取相位及導(dǎo)數(shù)的獨(dú)特方法。

針對(duì)ESPI和InSAR的干涉條紋圖充滿高強(qiáng)度隨機(jī)散斑噪聲的難點(diǎn)，分別提出了ESPI和InSAR的系列等值線相關(guān)干涉法的新概念干涉方法，直接給出無(wú)散斑噪聲、無(wú)相位畸變的干涉條紋圖。并突破ESPI相移技術(shù)要求至少三幅圖，InSAR要求四幅圖的限制，使ESPI用兩幅圖，InSAR用三幅子圖就可得到質(zhì)量更高的條紋圖結(jié)果。大大降低了相位解纏的難度，提高了ESPI和InSAR的實(shí)用性和測(cè)量精度。

這些方法形成了較為完整的理論方法體系，已被國(guó)際上許多學(xué)者采用或發(fā)展。在Applied Physics Letters(IF=4.127)、Optics Express（IF=3.764，2篇）、Applied Optics（IF=1.637,9篇）等國(guó)際著名雜志發(fā)表論文23篇， SCI收錄20篇，他引50次，獲國(guó)防科工委科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)2項(xiàng)，由科學(xué)出版社出版專著2部，獲國(guó)家發(fā)明專利1項(xiàng)

主要發(fā)現(xiàn)點(diǎn)：

1）針對(duì)各種干涉條紋圖的相位、調(diào)制條紋與噪聲三者頻譜高度混疊的難點(diǎn)，在國(guó)際上最早（1988年）發(fā)現(xiàn)、歸納和提出在任意條紋等值線或條紋切線上，信號(hào)是零頻，噪聲是高頻，相位場(chǎng)與噪聲場(chǎng)頻譜可以被清晰干凈地分開，因而在條紋切線上進(jìn)行低通濾波，可高效濾除噪聲，同時(shí)保持條紋信息不受損害的規(guī)律和概念。首創(chuàng)、發(fā)展了在條紋切線方向進(jìn)行濾波的理論和系列旋濾波方法，解決了以往各種條紋圖濾波方法在濾掉高頻噪聲的同時(shí)不可避免地模糊、畸變干涉條紋相位的難題。（與光學(xué)有關(guān)的交叉學(xué)科，1、3、6）

2）在旋濾波基礎(chǔ)上，進(jìn)一步完善提出了建立嚴(yán)格、準(zhǔn)確和自適應(yīng)的條紋等值線窗口的方法，提出了曲線、曲面窗口濾波，即等值線濾波方法。等值線上能更嚴(yán)格地滿足相位信號(hào)是零頻，相位和高頻噪聲頻譜被清晰干凈地分開的條件。等值線濾波既能高效濾除強(qiáng)噪聲，又能嚴(yán)格地保持條紋圖相位場(chǎng)不受損害。特別是解決了對(duì)ESPI和InSAR的高強(qiáng)度散斑噪聲條紋圖高效無(wú)損濾波的難題。（與光學(xué)有關(guān)的交叉學(xué)科、信號(hào)與信號(hào)處理理論，6、7）

3）提出了ESPI的等值線相關(guān)干涉法（CCI）的新干涉模式，消除了ESPI傳統(tǒng)干涉模式條紋圖的高強(qiáng)度散斑噪聲，得到無(wú)散斑噪聲、全場(chǎng)正則化的干涉條紋圖，并保持干涉相位場(chǎng)不受損。使得ESPI干涉條紋圖從原來(lái)質(zhì)量最差的光學(xué)干涉條紋圖變成了最好的條紋圖。（與光學(xué)有關(guān)的交叉學(xué)科，8）

4）ESPI的CCI方法結(jié)合利用相移技術(shù)時(shí)，打破了傳統(tǒng)ESPI相移法要求至少三幅以上不同相移的條紋圖的限制，僅用兩幅圖甚至單幅圖就可得到相位場(chǎng)結(jié)果。同時(shí)，將傳統(tǒng)ESPI相移法結(jié)合CCI方法，可得到精度更高、無(wú)噪聲的相位場(chǎng)結(jié)果，使得相位解纏難度大大降低。（與光學(xué)有關(guān)的交叉學(xué)科，9）

5）提出InSAR的全新概念的干涉模式，等值線相關(guān)干涉法（InSAR的CCI）。它得到無(wú)斑點(diǎn)噪聲、無(wú)相位模糊的干涉條紋圖。并只需要傳統(tǒng)方法要求的四幅子圖中的任意三幅圖，就得到比傳統(tǒng)方法更好的干涉條紋結(jié)果。若在星上成像，CCI方法減少四分之一衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸量，具有重要理論與應(yīng)用價(jià)值。它還能有效減輕甚至消除去相關(guān)效應(yīng)。（信號(hào)與信號(hào)處理理論，10）

6）首次系統(tǒng)研究并得出各種干涉條紋圖條紋中心線的系統(tǒng)相位畸變的完整規(guī)律，指明該系統(tǒng)誤差無(wú)累積效應(yīng)，而只與局部的背景變化和條紋幅值變化有關(guān)。并提出了完全消除該系統(tǒng)畸變誤差的二維包絡(luò)面變換方法。（與光學(xué)有關(guān)的交叉學(xué)科，4、6）

7）提出多種提取條紋方向信息的方法，和從條紋方向信息中建立較準(zhǔn)確的條紋等值線等多種自適應(yīng)確定等值線窗口的方法。（與光學(xué)有關(guān)的交叉學(xué)科、信號(hào)與信號(hào)處理理論， 6、7）

8） 提出免除噪聲的正則化條紋圖法和系列局部像素變換獨(dú)特方法。提出提取條紋中心線法的導(dǎo)數(shù)符號(hào)二值圖方法，可全自動(dòng)、無(wú)閾值、高精度提取條紋中心線。（與光學(xué)有關(guān)的交叉學(xué)科，2、5、6）

主要完成人：

1.  于起峰

提出了本項(xiàng)目成果中的發(fā)現(xiàn)點(diǎn)1、5、6、8。本項(xiàng)目成果負(fù)責(zé)人。

主要的創(chuàng)造性工作包括：

1）首創(chuàng)、發(fā)展了在條紋切線方向進(jìn)行濾波的理論和系列旋濾波方法，解決了以往各種條紋圖濾波方法在濾掉高頻噪聲的同時(shí)不可避免地模糊、畸變干涉條紋相位的難題。

2）提出InSAR的等值線相關(guān)干涉法，得到了無(wú)斑點(diǎn)噪聲、無(wú)相位模糊的干涉條紋圖，并只需要傳統(tǒng)方法要求的四幅子圖中的任意三幅圖。

3）首次系統(tǒng)研究并得出各種干涉條紋圖條紋中心線的系統(tǒng)相位畸變的完整規(guī)律，并提出了完全消除該系統(tǒng)畸變誤差的二維包絡(luò)面變換方法。

4）提出免除噪聲的正則化條紋圖法和系列局部像素變換獨(dú)特方法；提出提取條紋中心線法的導(dǎo)數(shù)符號(hào)二值圖方法。

2.  伏思華

提出了本項(xiàng)目成果中的發(fā)現(xiàn)點(diǎn)3、4。

主要的創(chuàng)造性工作包括：

1）提出了ESPI的等值線相關(guān)干涉法（CCI）的新干涉模式。該方法消除了ESPI傳統(tǒng)干涉模式條紋圖的高強(qiáng)度散斑噪聲，得到無(wú)散斑噪聲、全場(chǎng)正則化的干涉條紋圖，并保持干涉相位場(chǎng)不受損。

2）提出將ESPI的CCI方法結(jié)合利用相移技術(shù)的思路，打破了傳統(tǒng)ESPI相移法要求至少三幅以上不同相移的條紋圖的限制，只需要兩幅條紋圖就可得到相位場(chǎng)結(jié)果。同時(shí)，可得到精度更高、無(wú)噪聲的相位場(chǎng)結(jié)果，使得相位解纏難度大大降低。

3.  劉肖琳

提出了本項(xiàng)目成果中的發(fā)現(xiàn)點(diǎn)2。

主要的創(chuàng)造性工作包括：

在旋濾波基礎(chǔ)上，進(jìn)一步完善提出了建立嚴(yán)格、準(zhǔn)確和自適應(yīng)的條紋等值線窗口的方法，提出了系列曲線、曲面窗口濾波，即等值線濾波方法。既能高效濾除強(qiáng)噪聲，又能嚴(yán)格地保持條紋圖相位場(chǎng)不受損害。特別是解決了對(duì)ESPI和InSAR的高強(qiáng)度散斑噪聲條紋圖高效無(wú)損濾波的難題。

4.  孫祥一

提出了本項(xiàng)目成果中的發(fā)現(xiàn)點(diǎn)7。

主要的創(chuàng)造性工作包括：

提出多種提取條紋方向信息的方法，和從條紋方向信息中建立較準(zhǔn)確的條紋等值線等多種自適應(yīng)確定等值線窗口的方法，為等值線濾波和CCI方法提供了重要基礎(chǔ)。

10篇代表性論文：

1.   Spin Filtering Processes and Automatically Extraction of Fringe Centerlines in Digital Images of Interferometric Fringes/Applied Optics

2.   Fringe-orientation maps and fringe skeleton extraction by the two-dimensional derivative-sign binary-fringe method/Applied Optics

3.   New spin Filters for Interferometric Fringe Patterns and Grating Patterns/Applied Optics

4.   Analysis and Removal of the systematic phase error in interferograms/Optical Engineering

5.   Noise-free normalized fringe patterns and local pixel transforms for strain extraction/Applied Optics

6.   基于圖像的精密測(cè)量與運(yùn)動(dòng)測(cè)量

7.   Removing speckle noise and extracting the skeletons from a single speckle fringe pattern by spin filtering with curved-surface windows/Optical Engineering

8.   Extraction of phase field from a single contoured correlation fringe pattern of ESPI/Optics Express

9.   Single-phase-step method with contoured-correlation fringe patterns for ESPI/Optics Express

10.  生成無(wú)干涉斑合成孔徑雷達(dá)干涉相位圖的方法