项目简介：  

干涉条纹图技术是现代测量技术的重要手段之一。干涉条纹图处理是全息、云纹、电子散斑干涉（ESPI）等现代光学和合成孔径雷达干涉（InSAR）的信息类信号处理学和测绘科学的前沿研究领域。

干涉条纹图的相位场和噪声频谱高度混叠，难以分离的特点，特别是ESPI及InSAR条纹图的高强度散斑噪声，使条纹图滤波处理通常会损伤相位成分。消除、抑制噪声而不损伤相位是条纹图处理中提高测量精度和可靠性的最重要工作。

本成果在国际上最早（1988年）发现、归纳和提出在任意条纹等值线或条纹切线上，信号是零频，相位场与高频噪声场频谱可以被清晰地分开，因而在条纹等值线或切线上进行低通滤波，可高效滤除噪声，同时保持条纹信息不受损害的规律和概念。首创、发展和完善了利用条纹方向，能滤除各种噪声并保持条纹相位不受损害的理论和系列旋滤波、系列等值线滤波方法。解决了以往各种条纹图滤波方法在滤掉高频噪声的同时不可避免地模糊、畸变条纹相位的难题。

首次得出条纹中心线系统相位畸变的完整规律，指明该误差无累积效应，并提出消除该畸变的方法。提出免除噪声的正则化条纹图法和系列局部像素变换法等提取相位及导数的独特方法。

针对ESPI和InSAR的干涉条纹图充满高强度随机散斑噪声的难点，分别提出了ESPI和InSAR的系列等值线相关干涉法的新概念干涉方法，直接给出无散斑噪声、无相位畸变的干涉条纹图。并突破ESPI相移技术要求至少三幅图，InSAR要求四幅图的限制，使ESPI用两幅图，InSAR用三幅子图就可得到质量更高的条纹图结果。大大降低了相位解缠的难度，提高了ESPI和InSAR的实用性和测量精度。

这些方法形成了较为完整的理论方法体系，已被国际上许多学者采用或发展。在Applied Physics Letters(IF=4.127)、Optics Express（IF=3.764，2篇）、Applied Optics（IF=1.637,9篇）等国际著名杂志发表论文23篇， SCI收录20篇，他引50次，获国防科工委科技进步二等奖2项，由科学出版社出版专著2部，获国家发明专利1项

主要发现点：

1）针对各种干涉条纹图的相位、调制条纹与噪声三者频谱高度混叠的难点，在国际上最早（1988年）发现、归纳和提出在任意条纹等值线或条纹切线上，信号是零频，噪声是高频，相位场与噪声场频谱可以被清晰干净地分开，因而在条纹切线上进行低通滤波，可高效滤除噪声，同时保持条纹信息不受损害的规律和概念。首创、发展了在条纹切线方向进行滤波的理论和系列旋滤波方法，解决了以往各种条纹图滤波方法在滤掉高频噪声的同时不可避免地模糊、畸变干涉条纹相位的难题。（与光学有关的交叉学科，1、3、6）

2）在旋滤波基础上，进一步完善提出了建立严格、准确和自适应的条纹等值线窗口的方法，提出了曲线、曲面窗口滤波，即等值线滤波方法。等值线上能更严格地满足相位信号是零频，相位和高频噪声频谱被清晰干净地分开的条件。等值线滤波既能高效滤除强噪声，又能严格地保持条纹图相位场不受损害。特别是解决了对ESPI和InSAR的高强度散斑噪声条纹图高效无损滤波的难题。（与光学有关的交叉学科、信号与信号处理理论，6、7）

3）提出了ESPI的等值线相关干涉法（CCI）的新干涉模式，消除了ESPI传统干涉模式条纹图的高强度散斑噪声，得到无散斑噪声、全场正则化的干涉条纹图，并保持干涉相位场不受损。使得ESPI干涉条纹图从原来质量最差的光学干涉条纹图变成了最好的条纹图。（与光学有关的交叉学科，8）

4）ESPI的CCI方法结合利用相移技术时，打破了传统ESPI相移法要求至少三幅以上不同相移的条纹图的限制，仅用两幅图甚至单幅图就可得到相位场结果。同时，将传统ESPI相移法结合CCI方法，可得到精度更高、无噪声的相位场结果，使得相位解缠难度大大降低。（与光学有关的交叉学科，9）

5）提出InSAR的全新概念的干涉模式，等值线相关干涉法（InSAR的CCI）。它得到无斑点噪声、无相位模糊的干涉条纹图。并只需要传统方法要求的四幅子图中的任意三幅图，就得到比传统方法更好的干涉条纹结果。若在星上成像，CCI方法减少四分之一卫星数据传输量，具有重要理论与应用价值。它还能有效减轻甚至消除去相关效应。（信号与信号处理理论，10）

6）首次系统研究并得出各种干涉条纹图条纹中心线的系统相位畸变的完整规律，指明该系统误差无累积效应，而只与局部的背景变化和条纹幅值变化有关。并提出了完全消除该系统畸变误差的二维包络面变换方法。（与光学有关的交叉学科，4、6）

7）提出多种提取条纹方向信息的方法，和从条纹方向信息中建立较准确的条纹等值线等多种自适应确定等值线窗口的方法。（与光学有关的交叉学科、信号与信号处理理论， 6、7）

8） 提出免除噪声的正则化条纹图法和系列局部像素变换独特方法。提出提取条纹中心线法的导数符号二值图方法，可全自动、无阈值、高精度提取条纹中心线。（与光学有关的交叉学科，2、5、6）

主要完成人：

1.  于起峰

提出了本项目成果中的发现点1、5、6、8。本项目成果负责人。

主要的创造性工作包括：

1）首创、发展了在条纹切线方向进行滤波的理论和系列旋滤波方法，解决了以往各种条纹图滤波方法在滤掉高频噪声的同时不可避免地模糊、畸变干涉条纹相位的难题。

2）提出InSAR的等值线相关干涉法，得到了无斑点噪声、无相位模糊的干涉条纹图，并只需要传统方法要求的四幅子图中的任意三幅图。

3）首次系统研究并得出各种干涉条纹图条纹中心线的系统相位畸变的完整规律，并提出了完全消除该系统畸变误差的二维包络面变换方法。

4）提出免除噪声的正则化条纹图法和系列局部像素变换独特方法；提出提取条纹中心线法的导数符号二值图方法。

2.  伏思华

提出了本项目成果中的发现点3、4。

主要的创造性工作包括：

1）提出了ESPI的等值线相关干涉法（CCI）的新干涉模式。该方法消除了ESPI传统干涉模式条纹图的高强度散斑噪声，得到无散斑噪声、全场正则化的干涉条纹图，并保持干涉相位场不受损。

2）提出将ESPI的CCI方法结合利用相移技术的思路，打破了传统ESPI相移法要求至少三幅以上不同相移的条纹图的限制，只需要两幅条纹图就可得到相位场结果。同时，可得到精度更高、无噪声的相位场结果，使得相位解缠难度大大降低。

3.  刘肖琳

提出了本项目成果中的发现点2。

主要的创造性工作包括：

在旋滤波基础上，进一步完善提出了建立严格、准确和自适应的条纹等值线窗口的方法，提出了系列曲线、曲面窗口滤波，即等值线滤波方法。既能高效滤除强噪声，又能严格地保持条纹图相位场不受损害。特别是解决了对ESPI和InSAR的高强度散斑噪声条纹图高效无损滤波的难题。

4.  孙祥一

提出了本项目成果中的发现点7。

主要的创造性工作包括：

提出多种提取条纹方向信息的方法，和从条纹方向信息中建立较准确的条纹等值线等多种自适应确定等值线窗口的方法，为等值线滤波和CCI方法提供了重要基础。

10篇代表性论文：

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.   基于图像的精密测量与运动测量

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.  生成无干涉斑合成孔径雷达干涉相位图的方法