(48-6) 09 * << * >> * Русский * English * Содержание * Все выпуски

Сравнительное исследование эффективности работы помехоустойчивых алгоритмов для повышения контраста спекл-интерферограмм при их регистрации методом усреднения во времени
А.В. Ивченко 1, А.И. Жужукин 1

1 Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва,
443086, Россия, г. Самара, Московское шоссе, д. 34

  PDF, 3582 kB

DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1455

Страницы: 878-888.

Аннотация:
Предложен помехоустойчивый алгоритм post-обработки видеофайлов, записанных в условиях отсутствия виброизоляции оптической схемы цифрового спекл-интерферометра с непрерывным лазерным излучателем и диффузно-рассеивающим оптическим элементом, установленным перед объектом исследования. Проведено сопоставление результатов работы предложенного алгоритма с известным методом обработки видеопотока в реальном времени, основанным на последовательном определении разностных изображений с последующим их накоплением. Показана возможность увеличения контраста результирующих спекл-интерферограмм, полученных способом post-обработки на 19 – 48 % по сравнению с базовым методом. Апробация разработанного алгоритма осуществлена при исследовании форм собственных колебаний вибрирующей лопатки вентилятора газотурбинного двигателя.

Ключевые слова:
спекл-интерферометрия, метод, алгоритм, обработка изображений, интерференционная картина, видность.

Благодарности
Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (проект № 23-29-10066).

Цитирование:
Ивченко, А.В. Сравнительное исследование эффективности работы помехоустойчивых алгоритмов для повышения контраста спекл-интерферограмм при их регистрации методом усреднения во времени / А.В. Ивченко, А.И. Жужукин // Компьютерная оптика. – 2024. – Т. 48, № 6. – С. 878-888. – DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1455.

Citation:
Ivchenko AV, Zhuzhukin AI. Comparative study of the efficiency of noise-proof algorithms in improving the contrast of speckle interferograms registered by the time-average method. Computer Optics 2024; 48(6): 878-888. DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1455.

References:
  1. Rao MV, Samuel R, Ananthan A. Applications of electronic speckle interferometry (ESI) techniques for spacecraft structural components. Opt Lasers Eng 2003; 40: 563-571.
  2. Fedorchenko DG, Kocherov EP. Strength refinement and rectification of major defects of GTE [In Russian]. Samara: Publisher Isakova TS (BIYuR); 2022. ISBN: 978-5-6047419-2-4.
  3. Yuan T, Ma Y, Dai X, He X, Yang F. Internal defect detection method based on dual-channel speckle interferometry. Opt Laser Technol 2023; 161: 109157.
  4. Tendela LP, Galizzi GE, Federico A, Kaufmann GH. A fast method for measuring nanometric displacements by correlating speckle interferograms. Opt Lasers Eng 2012; 50: 170-175. DOI: 10.1016/j.optlaseng.2011.09.011.
  5. Suna L, Yua Y, Zhoua W. 3D deformation measurement based on colorful electronic speckle pattern interferometry. Optik 2015; 126: 3998-4003.
  6. Dhanasekar B, Ramamoorthy B. Digital speckle interferometry for assessment of surface roughness. Opt Lasers Eng 2008; 46: 272-280. DOI: 10.1016/j.optlaseng.2007.09.003.
  7. Vladimirov AP, Kamantsev IS, Veselova VE, Gorkunov ES, Gladkovsky SV. Using dynamic speckle interferometry for non-contact diagnostics of fatigue crack initiation and determination of its growth rate. Tech Phys 2016; 86(4): 85-90.
  8. Zhuravlev OA, Shakhmatov EV, Kryuchkov AN, Bystrov ND, Dolgov AI. Features of a digital speckle interferometer for determining the vibration characteristics of highly loaded elements of an aviation fuel pump [In Russian]. Izvestiya VUZov: Aviatsionnaya Tekhnika 2009; 4: 57-59.
  9. Bystrov ND, Zhuzhukin AI. Speckle-interferometry in the investigation of large-size gas turbine engine structures vibration. Procedia Eng 2017; 176: 471-475. DOI: 10.1016/j.proeng.2017.02.346.
  10. Liu Y, Dai X, Qi J, Xu M, Zhang J, Yang F, He X. Vibration characteristics of pipe based on panoramic amplitude-fluctuation electronic speckle pattern interferometry. Measurement 2022; 202: 111802. DOI: 10.1016/j.measurement.2022.111802.
  11. Zhuzhukin AI, Nepein KG. Speckle interferometry setup for studying the frequencies and modes of vibrations of turbo-machine rotor wheels [In Russian]. Engineering Journal: Science and Innovation 2022; 124(4): 1-11. DOI: 10.18698/2308-6033-2022-4-2169.
  12. Zhuzhukin AI, Nepein KG. Speckle interferometry application for investigating the effect of parameter mistuning of turbomachine rotor wheels on their natural vibrations. Journal of Dynamics and Vibroacoustics 2023; 9(1): 21-32. DOI: 10.18287/2409-4579-2023-9-1-21-32.
  13. Mikhailov AL. Design and vibration diagnostics of gas turbine engine parts based on the study of volumetric stress-strain state [In Russian]. Rybinsk: SMU "Saturn": RGATA Press; 2005. ISBN: 5-88435-176-3.
  14. Ivanov VP. Oscillations of turbomachines impellers [In Russian]. Moscow: "Mashinostroenie" Publisher; 1983.
  15. Jones R, Wykes C. Holographic and speckle interferometry. A discussion of the theory,practice and application of the techniques. Cambridge, New York, Melbourn: Cambridge University Press; 1983. ISBN: 0-521-34417-4.
  16. Jacquot P, Fournier J-M, eds. Interferometry in speckle light: theory and applications. Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag; 2000. ISBN: 978-3-540-67943-1.
  17. Ivchenko AV, Zhuzhukin AI. The system development for digital recording of speckle-interferograms of an oscillating object without vibration isolation. Int Conf on Dynamics and Vibroacoustics of Machines (DVM) 2020: 1-8. DOI: 10.1109/DVM49764.2020.9243896.
  18. Zhuravliov OA, Shaposhnikov YuN, Shcheglov YuD, Komarov SYu. Application of holographic and speckle interferometry methods for investigation of vibration and noise [In Russian]. Samara: Samara State Aerospace University Publisher; 2005. ISBN: 5-93424-163-Х.
  19. Komarov SYu. Robust digital speckle interferometer for Vibrometry objects based onthe method of averaging in time [In Russian]. The thesis for the Candidate’s degree in Technical Sciences. Samara; 2004.
  20. Osipov MN, Shcheglov YuD. Determination of the displacements fields by the speckle interferometer with high-frequency speckle-structures of the reference beam. Proc 8th EUROMECH Solid Mechanics Conf 2012: 1-6.
  21. Shakhmatov EV, Zhuravlev OA, Sergeev RN, Safin AI. Development and application of mobile digital speckle interferometer for vibrometer model sample honeycomb. Procedia Eng 2015; 106: 247-252. DOI: 10.1016/j.proeng.2015.06.031.
  22. Servin M, Quiroga JA, Padilla M. Fringe pattern analysis for optical metrology: Theory, algorithms, and applications. Weinheim: John Wiley & Sons; 2014. ISBN: 9783527411528.
  23. Zhuzhukin AI. Device for investigation of vibration modes [In Russian]. Patent RF N 71429 G 01 H 9/00 of September 14, 2007.
  24. Moeller KD. Optics. New York: Springer-Verlag; 2007. ISBN: 978-0-387-26168-3.
  25. Franson ММ. Speckle optics [In Russian]. Moscow: "Mir" Publisher; 1980.
  26. Jones R, Wykes C. Holographic and speckle interferometry. A discussion of the theory, practice and application of the techniques. 2nd ed. Cambridge, New York, Melbourn: Cambridge University Press; 1989.
  27. Kumar R, Singh SK, Shakher C. Wavelet filtering applied to time-average digital speckle pattern interferometry fringes. Opt Laser Technol 2001; 33(8): 567-571. DOI: 10.1016/S0030-3992(01)00065-2.
  28. Wong WO, Chan KT. Quantitative vibration amplitude measurement with time-averaged digital speckle pattern interferometry. Opt Laser Technol 1998; 30(5): 317-324. DOI: 10.1016/S0030-3992(98)00059-0.
  29. Borza DN. Full-field vibration amplitude recovery from high-resolution time-averaged speckle interferograms and digital holograms by regional inverting of the Bessel function. Opt Lasers Eng 2006; 44: 747-770. DOI: 10.1016/j.optlaseng.2005.07.008.
  30. Dwight HB. Integral tables and other mathematical functions [In Russian]. Moscow: "Science" Publisher; 1983.
  31. Shcheglov YuD. Processing speckle images using pseudo-interferograms. Vestnik of Samara University. Aerospace and Mechanical Engineering 2012; 11(3-2): 125-132.
  32. Zhuravliov OA, Komarov SYu, Popov KN, Prokofiev AB. Development of an automated method for studying the vibration characteristics of power plants. Computer Optics 2001; 21: 143-149.
  33. Brytkov GA. Method for studying vibration modes [In Russian]. USSR Inventor’s certificate SU1714380 of April 28, 1992, Russian Bull of Inventions N 7, 1992.
  34. Itskov AG. Elements of discrete mathematics. Set theory, combinatorics, graph theory [In Russian]. Izhevsk: "R&C Dynamics" Publisher; 2023. ISBN: 978-5-4344-0992-6
  35. Gonzalez RC, Woods RE. Digital image processing. 3rd ed. Upper Saddle River, NJ: Prentice-Hall; 2006. ISBN: 978-0-13-168728-8.
  36. GOST 8.207-76 State system for ensuring the uniformity of measurements. Direct measurements with repeated observations. Methods for processing the results of observations. Basic provisions [In Russian]. Moscow: “Standartinform” Publisher; 2008.
  37. Yudin DB, Goryashko AP, Nemirovsky AS. Mathematical methods for optimizing devices and algorithms of automated control systems [In Russian]. Moscow: "Radio i Svyaz" Publisher; 1982.

© 2009, IPSI RAS
Россия, 443001, Самара, ул. Молодогвардейская, 151; электронная почта: journal@computeroptics.ru; тел: +7 (846) 242-41-24 (ответственный секретарь), +7 (846) 332-56-22 (технический редактор), факс: +7 (846) 332-56-20