迈克尔逊干涉仪实验原理及其干涉条纹图像处理技术研究(2)
1.2 项目研究背景及意义
迈克尔逊干涉仪实验是光电信息工程专业本科生学科基础课“光学基础实验Ⅱ”中的一项实验，要求学生熟练掌握迈克尔逊干涉仪的原理，学会调整和使用迈克尔逊干涉仪并研究双光束等厚和等倾干涉条纹的性质及其现象，以及观察白光干涉条纹，并测量一透明介质薄片的厚度。迈克尔逊干涉实验不仅要测量放入的薄透明玻璃片的厚度，而且要实验者用肉眼注视干涉图的变化，并测得条纹的淹没或冒出次数。实验教学中通常要求多次测量，这是一个较长时间的多次数重复测量的操作，随着实验者疲劳增加，记数的误差就会增加，这就降低了测物理量的准确性。为了避免该缺点，我们设计一个可以进行条纹自动采集与处理的系统。本课题拟采用CCD摄像机取代干涉仪的目镜，实现计算机对迈克尔逊干涉条纹图像的自动采集，并实现自动处理与分析。现在CCD摄像头的应用已经相当普遍，只要连上计算机便能使条纹清晰实时地显示在屏幕上，配上相应的图像处理方法便可实现图像的自动采集与处理[2,3]。
1.3 本论文主要工作
本项目对迈克尔逊干涉仪进行了改进，形成了一个新的实验系统，包括实验、采集、处理为一体的系统，该系统用合适的CCD摄像机和计算设计出的镜头采集干涉条纹图像，并加入实时显示系统实时显示实验现象与进程，后期对干涉条纹图样进行图像处理，如线性对比度展宽，图像滤波，二值化，开运算与闭运算等等，然后对条纹中心线进行提取，拟合出干涉条纹的曲线，根据公式准确计算出实验要求的测量数据，相比于原实验人眼观察大大降低了误差。 本论文的研究内容主要包括：
1) 迈克尔逊干涉仪工作原理的研究：了解其光路结构，掌握实验的步骤，观察等厚等倾干涉条纹，放入薄透明玻璃，用白光作光源进行干涉来测量其厚度。
2) 图像采集系统构建：用CCD图像采集器代替原先的人眼目视观测系统，根据光路计算镜头的焦距，选择合适的镜头，与CCD匹配使用，获取最佳效果的干涉条纹图像。
3) 图像处理方法研究：对干涉条纹图像进行预处理，其中有对比度展宽以及滤波，然后进行二值化，开运算与闭运算，细化、最小二乘法拟合成圆。并可将图像处理运用到白光干涉中，实现中央条纹的精确对准，从而提高测量薄片厚度的精度
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