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第一篇 现代光测力学技术 2

第一章 光学基础知识 2

1.1 光波 2

1.2 光波的共线干涉 3

1.3 光程差和干涉仪的基本结构 4

1.4 干涉条纹 6

1.5 双光束斜射干涉条纹特征 7

1.6 光的衍射 8

1.7 光的偏振 9

1.8 双折射 11

1.9 凸透镜 12

1.10 激光 12

1.11 激光散斑 13

第二章 全息及数字全息干涉技术 16

2.1 引言 16

2.2 光学全息图记录与重现 16

2.3 数字全息图的重现方法 19

2.4 全息干涉与位移测量 21

第三章 牛顿条纹与微翘曲测量 25

3.1 牛顿条纹 25

3.2 牛顿条纹的形成 25

3.3 牛顿条纹法的测量装置 26

3.4 应用测试 27

第四章 迈克尔逊干涉仪与离面变形的测量 29

4.1 迈克尔逊和他的实验 29

4.2 迈克尔逊干涉仪 29

4.3 测量离面变形的激光散斑干涉装置 31

第五章 剪切散斑干涉技术 35

5.1 剪切与光学剪切实现方法 35

5.1.1 基于迈克尔逊干涉光路的剪切散斑图干涉方法 36

5.1.2 基于光楔剪切成像的剪切散斑图干涉方法 37

5.1.3 基于沃拉斯顿棱镜剪切成像的剪切散斑图干涉方法 38

5.2 剪切散斑图干涉条纹的形成原理 39

5.3 剪切散斑图干涉技术应用简介 41

第六章 云纹干涉与散斑图干涉技术——面内变形的测量 44

6.1 衍射光栅 44

6.2 云纹干涉法测量面内位移 46

6.3 基于散斑图干涉方法的面内位移测量 50

第七章 激光多普勒干涉技术与振动测量 52

7.1 多普勒频移理论 52

7.2 光学多普勒频移的测量 54

7.3 运动方向的确定 56

7.4 振动模态的散斑图干涉测量技术 60

第八章 光学非干涉测量（一）——几何云纹法 65

8.1 几何云纹的形成 65

8.2 平面几何云纹条纹与面内变形的关系 67

8.2.1 纯拉压变形 67

8.2.2 纯剪切变形 69

8.2.3 平面应变的测量与分析 70

8.3 影栅云纹法与离面变形及三维形貌测量 74

8.4 栅线投影三维形貌测量方法 77

8.5 投影栅条纹相位的解调 79

8.6 栅线投影系统的标定方法 82

8.6.1 基于两平面的等相位坐标法 82

8.6.2 横向标定原理 85

第九章 光学非干涉测量（二）——数字图像相关方法 86

9.1 平面二维变形测量原理 87

9.2 相关搜索 88

9.2.1 粗细搜索法 89

9.2.2 十字搜索法 89

9.2.3 牛顿-拉斐逊迭代搜索法 89

9.3 亚像素插值 90

9.3.1 亚像素灰度插值 91

9.3.2 相关系数的亚像素曲面拟合、插值 92

9.3.3 基于梯度的亚像素位移算法 93

9.4 数字图像相关测量散斑制备要点 94

9.5 二维图像相关测量技术的应用 94

9.6 基于双相机的三维图像相关测量技术 99

9.6.1 双目立体视觉原理 99

9.6.2 双目立体视觉成像模型 100

9.6.3 双目立体视觉成像系统标定 101

第二篇 光测力学中的图像处理技术 106

第十章 图像处理技术基础 106

10.1 图像处理概述 107

10.2 数字图像的获取 107

10.3 数字图像处理方法 107

10.4 图像处理中的正交变换——离散傅里叶变换 109

10.5 图像增强 111

10.5.1 基于空间域的图像增强方法 111

10.5.2 基于频域的图像增强 114

第十一章 条纹图条纹相位的解调技术 115

11.1 相移技术 115

11.2 相移技术实现方法 117

11.2.1 时间相移技术 117

11.2.2 空间相移技术 121

11.2.3 载波调制条纹的相位解调 122

11.3 单幅载波调制条纹的傅里叶变换解调相位 123

11.4 不连续体表面形貌测量问题中的相位解调 125

11.5 条纹正则化处理技术 127

11.5.1 统计滤波 127

11.5.2 条纹图的条纹方位场和方向场的估计与调整 129

11.5.3 条纹空间频率场的估计与调整 130

11.5.4 应用实例 130

11.6 相位“去包裹”技术 133

11.6.1 空域相位解包裹算法 133

11.6.2 时域相位解包裹算法 134

11.7 数字采样云纹法 136

11.7.1 基本原理 136

11.7.2 误差分析 138

11.7.3 误差补偿 139

11.7.4 补偿方法 142

第十二章 光测力学图像处理软件平台 144

12.1 跨平台图像处理程序——UU 144

12.1.1 图像采集模块的功能与使用方法 145

12.1.2 图像导入与批处理操作功能 148

12.1.3 图像处理模块 151

12.1.4 光测控制与图像处理模块 154

12.1.5 图形与文本工具 157

12.1.6 多字节图像的导入 158

12.2 跨平台数值数据渲染程序——Fig 159

12.2.1 图形的融合 159

12.2.2 直方图图形显示 160

12.2.3 平面曲线图形显示 162

12.2.4 三维基本图形元素图的绘制 163

12.2.5 二维、三维图形的渲染 164

12.2.6 立体图形的渲染 166

12.2.7 程序Fig自定义文件格式 167

参考文献 171

致谢 173