項目簡介：  

干涉條紋圖技術是現代測量技術的重要手段之一。干涉條紋圖處理是全息、云紋、電子散斑干涉（ESPI）等現代光學和合成孔徑雷達干涉（InSAR）的信息類信號處理學和測繪科學的前沿研究領域。

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

本成果在國際上最早（1988年）發現、歸納和提出在任意條紋等值線或條紋切線上，信號是零頻，相位場與高頻噪聲場頻譜可以被清晰地分開，因而在條紋等值線或切線上進行低通濾波，可高效濾除噪聲，同時保持條紋信息不受損害的規律和概念。首創、發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相位畸變的完整規律，指明該誤差無累積效應，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數的獨特方法。

針對ESPI和InSAR的干涉條紋圖充滿高強度隨機散斑噪聲的難點，分別提出了ESPI和InSAR的系列等值線相關干涉法的新概念干涉方法，直接給出無散斑噪聲、無相位畸變的干涉條紋圖。并突破ESPI相移技術要求至少三幅圖，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量更高的條紋圖結果。大大降低了相位解纏的難度，提高了ESPI和InSAR的實用性和測量精度。

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

主要發現點：

1）針對各種干涉條紋圖的相位、調制條紋與噪聲三者頻譜高度混疊的難點，在國際上最早（1988年）發現、歸納和提出在任意條紋等值線或條紋切線上，信號是零頻，噪聲是高頻，相位場與噪聲場頻譜可以被清晰干凈地分開，因而在條紋切線上進行低通濾波，可高效濾除噪聲，同時保持條紋信息不受損害的規律和概念。首創、發展了在條紋切線方向進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不可避免地模糊、畸變干涉條紋相位的難題。（與光學有關的交叉學科，1、3、6）

2）在旋濾波基礎上，進一步完善提出了建立嚴格、準確和自適應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。等值線上能更嚴格地滿足相位信號是零頻，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噪聲，又能嚴格地保持條紋圖相位場不受損害。特別是解決了對ESPI和InSAR的高強度散斑噪聲條紋圖高效無損濾波的難題。（與光學有關的交叉學科、信號與信號處理理論，6、7）

3）提出了ESPI的等值線相關干涉法（CCI）的新干涉模式，消除了ESPI傳統干涉模式條紋圖的高強度散斑噪聲，得到無散斑噪聲、全場正則化的干涉條紋圖，并保持干涉相位場不受損。使得ESPI干涉條紋圖從原來質量最差的光學干涉條紋圖變成了最好的條紋圖。（與光學有關的交叉學科，8）

4）ESPI的CCI方法結合利用相移技術時，打破了傳統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結果。同時，將傳統ESPI相移法結合CCI方法，可得到精度更高、無噪聲的相位場結果，使得相位解纏難度大大降低。（與光學有關的交叉學科，9）

5）提出InSAR的全新概念的干涉模式，等值線相關干涉法（InSAR的CCI）。它得到無斑點噪聲、無相位模糊的干涉條紋圖。并只需要傳統方法要求的四幅子圖中的任意三幅圖，就得到比傳統方法更好的干涉條紋結果。若在星上成像，CCI方法減少四分之一衛星數據傳輸量，具有重要理論與應用價值。它還能有效減輕甚至消除去相關效應。（信號與信號處理理論，10）

6）首次系統研究并得出各種干涉條紋圖條紋中心線的系統相位畸變的完整規律，指明該系統誤差無累積效應，而只與局部的背景變化和條紋幅值變化有關。并提出了完全消除該系統畸變誤差的二維包絡面變換方法。（與光學有關的交叉學科，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確的條紋等值線等多種自適應確定等值線窗口的方法。（與光學有關的交叉學科、信號與信號處理理論， 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特方法。提出提取條紋中心線法的導數符號二值圖方法，可全自動、無閾值、高精度提取條紋中心線。（與光學有關的交叉學科，2、5、6）

主要完成人：

1.  于起峰

提出了本項目成果中的發現點1、5、6、8。本項目成果負責人。

主要的創造性工作包括：

1）首創、發展了在條紋切線方向進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的等值線相關干涉法，得到了無斑點噪聲、無相位模糊的干涉條紋圖，并只需要傳統方法要求的四幅子圖中的任意三幅圖。

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

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特方法；提出提取條紋中心線法的導數符號二值圖方法。

2.  伏思華

提出了本項目成果中的發現點3、4。

主要的創造性工作包括：

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

2）提出將ESPI的CCI方法結合利用相移技術的思路，打破了傳統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結果。同時，可得到精度更高、無噪聲的相位場結果，使得相位解纏難度大大降低。

3.  劉肖琳

提出了本項目成果中的發現點2。

主要的創造性工作包括：

在旋濾波基礎上，進一步完善提出了建立嚴格、準確和自適應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。既能高效濾除強噪聲，又能嚴格地保持條紋圖相位場不受損害。特別是解決了對ESPI和InSAR的高強度散斑噪聲條紋圖高效無損濾波的難題。

4.  孫祥一

提出了本項目成果中的發現點7。

主要的創造性工作包括：

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確的條紋等值線等多種自適應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。

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.   基于圖像的精密測量與運動測量

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.  生成無干涉斑合成孔徑雷達干涉相位圖的方法