摘 要

Abstract III

第一章 引言 1

1.1课题研究的意义与背景 1

1.2 迈克尔逊干涉仪的原理及发展 1

1.3面阵CCD的发展及应用 3

1.4小节 5

第二章 实验步骤 6

2.1图像预处理 6

2.2 自动检索有效区域算法 8

2.3 用梯度方向角对迈克尔逊干涉环进行计数 9

2.4 实验结果及分析 10

第三章 结论 13

参考文献 14

致谢 17

摘要

光学干涉测量技术在如今的科学发展和图像处理方面起着至关重要的作用，迈克尔逊干涉仪作为一种常见的光学干涉测量装置，在大学物理实验中，使用的是传统迈克尔逊干涉仪^[1]。在学习过程中，往往需要学生自己用人眼对迈克尔逊干涉环进行计数，这样不仅容易损害眼睛的健康还容易造成误读错读等问题，所以迈克尔逊干涉环的自动计数问题是在目前的光学干涉测量技术中很有必要研究的问题。^[2]

电荷耦合器件（CCD）是一种电荷移动的装置^[3]，通常从器件内部到电荷可以被转换的区域，例如转换成数字值。这是通过“移动”信号之间的阶段在设备一次。CCD电荷电容箱之间移动的装置，允许与移箱之间的电荷转移。

本文提出了一种以面阵CCD为基础的方法用来进行迈克尔逊干涉环的自动计数。用面阵CCD来采集迈克尔逊干涉环的图像，为了尽可能地消除噪声，并将数据变化降至最低，对图像进行一系列的预处理操作。再通过设计自动检验运算区域的算法，降低大量的物理运算，最后用梯度方向角来计数迈克尔逊干涉环的个数^[4-6]。

关键词：光学干涉测量技术；迈克尔逊干涉环自动计数；CCD图像预处理；自动检索有效区域算法；

Abstract

Optical interferometry plays an important role in today's scientific development and image processing. The Michelson interferometer, as a common optical interferometry, uses a traditional Michelson interferometer in college physics experiments. In the course of learning, students often need to use the human eye on the Michaelson interference ring count, so not only easily damage the health of the eye is also likely to cause misreading errors and other issues, so the Michelson interference ring automatic counting problem is in the current optical Interference measurement technology is very necessary to study the problem. Charge-coupled device (CCD) is a device which is charge-moving, usually from the inside of the device to the area where the charge can be converted, for example, to a digital value. This is done by "moving" the signal between the stages at the device once. The CCD charge and discharge box moves between the devices, allowing the charge transfer between the tank and the transfer box.
  In this paper, a method based on the array CCD is proposed to carry out the automatic counting of the Michelson interference ring. The image of the Michelson interference ring is collected by the array CCD, and then the image preprocessing operation of the collected interference ring image is carried out to make the image better for the next step. The image preprocessed image is calculated by automatically searching the effective region algorithm, and then the gradient of the Michelson interference ring is calculated to calculate the number of precise Michelson interference rings.

Keywords: Michelson interference ring counting; surface array charge coupled device (CCD); CCD image pre-processing;

第一章 引言

1.1课题研究的意义与背景

在学习过程中，往往需要学生自己用人眼对迈克尔逊干涉环进行计数，这样不仅容易损害眼睛的健康还容易造成误读错读等问题，所以迈克尔逊干涉环的自动计数问题是在目前的光学干涉测量技术中很有必要研究的问题。^[6]为实现自动计数，利用引文中采用光敏电阻进行自动计数，可是这种方法不仅对于实验器械的摆放要求比较严谨，而且对于实验时的环境要求很高，不停的变换器械摆放的位置，使得光敏电阻自动计数的准确性下降许多。而使用线性CCD作为基础进行测量，只能得到干涉环的一维图像，不能对干涉环的完整信息并不能充分进行研究。^[7-8]引文中虽然用面阵CCD缺需要不停地矫正圆心，实验过程中很容易造成巨大的偏差，在人工确定圆心的问题上有很大的缺陷。所以我们需要一种新的测量迈克尔逊干涉环的方法。

1.2 迈克尔逊干涉仪的原理及发展