Разработка методики комбинированной интерферометрии…
23
1) методом свертки фазовой картины двухмерной функцией
Гаусса устраняется высокочастотный шум, а также существенно
уменьшается среднечастотная часть спектральной интенсивности фа-
зовых картин, что позволяет максимально сгладить фазовые картины;
2) экспоненциально аппроксимируется поперечное сечение газо-
плазменного потока одномерной функцией Гаусса методом наимень-
ших квадратов (по алгоритму Лавенберга —Маркуардта) [30];
3) граница потока определяется значением сдвига фаз на расстоя-
нии 2σ (σ — параметр аппроксимационной функции Гаусса) от его
оси на границе с мишенью.
Задача автоматизации обработки интерферограмм, полученных
методом интерференционной микроскопии, в целом аналогична за-
даче анализа интерферограмм потока. Процесс обработки состоит из
следующих стадий:
1) выделение области абляционного кратера;
2) нормализация изображения;
3) фильтрация изображения.
Выделение области абляционного кратера проводилось по алго-
ритму
k
-средних по формуле (15). Количество предполагаемых кла-
стеров — 2. Исходя из общих физических соображений, нормировка
значений сдвига фаз должна осуществляться по нетронутой поверх-
ности мишени, фильтрация изображений выполнялась с помощью
усредняющего фильтра.
Следует отметить, что, несмотря на удобство автоматизированной
обработки, применение фильтров негативно отражается на простран-
ственном разрешении получаемых результатов. Абсолютная погреш-
ность использованного алгоритма восстановления фазового сдвига вол-
нового фронта из интерферограмм Δψ ~ ±π/100, а погрешность опреде-
ления глубины кратера Δ
h
~ ±λ/200. При этом характерный уровень
шума в фазовой картине Δψ ~ ±π/10, он был уменьшен до Δψ ~ ±π/100.
Масштаб переноса изображения в плоскость ПЗС-камеры интерферен-
ционного микроскопа составляет ~ ±0,8 мкм/пиксель. Погрешность
определения границы газоплазменного потока составила 0…+30 пиксе-
лей, тогда погрешность определения среднемассовой скорости
Δ
v
~ 0…700 м/с. При фильтрации из-за неточности алгоритмов сшивки
отсекаются области с резкими скачками фаз, что в итоге приводит к
ухудшению пространственного разрешения автоматизированного ана-
лиза на порядок по сравнению с регистрируемыми данными.
Автоматизированная обработка комплекса экспериментальных дан-
ных, полученных по результатам одного лазерного воздействия, зани-
мает ококо 9 мин при производительности ЭВМ ~5 Гфлопс/с, при этом
время обработки уменьшено более чем на порядок при подстановке та-
булированных значений интеграла (21) вместо его вычисления.
