ES2199337T3 - Metodo para mejorar el contraste de imagenes obtenidas utilizando la tecnica espi de adicion de imagenes pulsadas. - Google Patents

Abstract

PARA MEJORAR EL CONTRASTE DE IMAGENES OBTENIDAS CON EL USO DE LA TECNICA ESPI DE ADICION DE IMAGENES PULSATILES, Y EN RELACION CON UN OBJETO SOMETIDOS A ESFUERZOS MECANICOS, SE REALIZA UN CICLO PRELIMINAR DE MEDICION, CON EL OBJETO DE OBTENER, EN ESTADO NO SOLICITADO, UN NUMERO PREESTABLECIDO DE IMAGENES DE INTERFERENCIA (110 - 160) QUE DIFIEREN ENTRE SI POR UN DESPLAZAMIENTO DE FASE CONTROLADO DE UNA FRACCION DE LOS IMPULSOS QUE SE DESPLAZAN A LO LARGO DE UNO DE LOS BRAZOS DEL INTERFEROMETRO; SE CALCULA UN VALOR MEDIO DE LA INTENSIDAD LUMINOSA (170) A PARTIR DE LAS IMAGENES DE INTERFERENCIA, SE MEMORIZA (180) Y SE RESTA (220) DE CADA UNA DE LAS IMAGENES DE INTERFERENCIA OBTENIDAS DURANTE EL CICLO REAL DE MEDICION, A FIN DE MEJORAR EL CONTRASTE DE LAS IMAGENES.

Description

Método para mejorar el contraste de imágenes obtenidas utilizando la técnica ESPI de adición de imágenes

\hbox{pulsadas.}

La presente invención se refiere a un método para mejorar el contraste de imágenes obtenidas utilizando la técnica ESPI de adición de imágenes pulsadas.

Cuando las fuentes de láser entraron en uso por primera vez en los años 60, se observó un curioso fenómeno conocido como efecto de moteado (`speckle'), y que se produce cuando la superficie de un objeto de una rugosidad comparable con la longitud de onda de la luz visible (450-700 nm) se ilumina con un haz de luz coherente (por ejemplo un haz de láser). En ese caso, la superficie del objeto adquiere un aspecto granular típico de motas claras y oscuras distribuidas al azar. El efecto de moteado está producido por la interferencia múltiple de los campos difusos del objeto, que tiene fases distribuidas al azar debido a que la rugosidad del objeto es comparable con la longitud de onda, y es extremadamente difícil de analizar de forma teórica, principalmente debido a las características estadísticas de la rugosidad del objeto y las propiedades de coherencia de la luz utilizada. Además, la distribución estadística de la intensidad luminosa de una imagen de moteado no tiene relación directa con la estructura microscópica de la superficie rugosa que genera la imagen.

La técnica ESPI (Electronic Speckle Pattern Interferometry), que se conoce en su forma más general, utiliza el efecto de moteado para monitorizar de forma exacta en tiempo real la deformación de objetos sometidos a tensión de forma mecánica. Más específicamente, restando o añadiendo imágenes de moteado consecutivas, la técnica ESPI genera imágenes de interferencia que muestran franjas de correlación, cuya disposición se relaciona instante a instante con la deformación del objeto.

En el procedimiento de sustracción de imágenes de moteado, se generan imágenes de interferencia iluminando, en primer lugar, una superficie sustancialmente plana del objeto mediante un haz de láser, para detectar y digitalizar una primera imagen de moteado de la superficie del objeto sin deformar; el objeto se somete a continuación a una tensión de forma mecánica y se detecta una segunda imagen de moteado del objeto deformado; y la segunda imagen se compara electrónicamente con la primera (por ejemplo, restando los niveles de grises de puntos correspondientes de las dos imágenes) para obtener una imagen final (interferograma) que muestra franjas de correlación de densidad que aumenta en las regiones del objeto sometidas a la máxima deformación. La intensidad luminosa de cada punto del interferograma viene dada por la siguiente ecuación:

I(x,y) =4\sqrt{I_{0}I_{R}}\left|sen\left(\Phi + \frac{\Delta\Phi}{2}\right)\right|\left|sen\left(\frac{\Delta\Phi}{2}\right) \right|(1)

donde I_{0} es la intensidad de la luz retrodispersada por el objeto; I_{R} es la intensidad de un haz de referencia detectado simultáneamente con la luz retrodispersada; \Phi(x,y) es la fase al azar con relación a la distribución de la luz de moteado; y \Delta\Phi(x,y) es la variación de fase con relación a la variación en la trayectoria óptica generada por la deformación superficial del objeto.

La ecuación anterior proporciona la determinación de la deformación real del objeto a partir del patrón de franjas de correlación.

En el procedimiento de adición de imágenes de moteado, se generan imágenes de interferencia añadiendo, en lugar de restando, las dos imágenes de moteado para obtener un interferograma similar al del procedimiento de sustracción, pero que se caracteriza por un contraste deficiente de las franjas, y que está gobernado por la siguiente ecuación:

I(x,y) = 2(I_{0} + I_{R}) + 4\sqrt{I_{0}I_{R}}\left| cos\left(\Phi + \frac{\Delta\Phi}{2}\right) cos\left(\frac{\Delta\Phi}{2}\right)\right|(2)

Tal como se puede observar, además de un desplazamiento de fase de las franjas en comparación con las obtenidas utilizando el procedimiento de sustracción (de modo que la luminosidad máxima del interferograma de adición de imágenes corresponda a la luminosidad mínima del procedimiento de sustracción de imágenes), el interferograma de adición de imágenes también se diferencia por comprender un término de ruido 2(I_{0} + I_{R}), que representa un término de perturbación que reduce mucho la visibilidad (y por consiguiente el contraste) de las franjas.

A modo de solución al problema, se ha propuesto una técnica alternativa por medio de la cual se restan dos imágenes de interferencia consecutivas obtenidas utilizando el procedimiento de adición, una de la otra, para obtener imágenes adicionales de una intensidad luminosa según la siguiente ecuación:

I(x,y) = \left|2\sqrt{I_{0}I_{R}}cos\Phi - 2\sqrt{I_{0}I_{R}} cos\left(\Phi + \alpha + \frac{\Delta\Phi}{2}\right)cos\frac{\Delta\Phi}{2}\right|(3)

donde \alpha es la variación de fase generada entre los instantes en que se forman las dos imágenes de interferencia.

Aunque mejora el contraste de las franjas, sin embargo, la técnica anterior todavía implica un término de ruido al azar 2\sqrt{I_{0}I_{R}}cos\Phi y se forma un segundo conjunto de franjas debido a la presencia del término \alpha.

Las mediciones ESPI para estudiar la deformación de objetos sometidos a tensión de forma mecánica, se pueden realizar utilizando interferómetros de distintas configuraciones ópticas, para la medición de la deformación en el plano o fuera del plano, según se necesite, es decir, para determinar la deformación del objeto en o fuera del plano de la superficie monitorizada (asumiendo que la superficie es sustancialmente plana).

Las consideraciones anteriores también se aplican a las mediciones ESPI realizadas utilizando un láser de funcionamiento continuo o pulsado. Esto es, el objeto sometido a tensión se somete a pulsos de láser en una frecuencia predeterminada para generar las imágenes de moteado respectivas, que se detectan y se visualizan, y que también se pueden someter a procedimientos de adición y sustracción para obtener interferogramas. Las mediciones de láser pulsado proporcionan el estudio de procedimientos de deformación particularmente rápidos, permitiendo la comparación de estados de deformación que suceden próximos (correspondientes a los instantes en los que se emiten los pulsos de láser).

Un objetivo de la presente invención consiste en proporcionar un método para mejorar la visibilidad de franjas de mediciones ESPI realizadas utilizando una fuente pulsada y el procedimiento de adición de imágenes.

Según la presente invención, se proporciona un método para mejorar el contraste de imágenes obtenidas utilizando la técnica ESPI de adición de imágenes pulsadas, y tal como se describe en la reivindicación 1.

Una realización preferida, no limitativa de la presente invención se describirá a título de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La figura 1 muestra, esquemáticamente, un primer dispositivo ESPI que detecta la deformación, que implementa el método según la presente invención;

la figura 2 muestra la secuencia de pulsos de láser emitida por una fuente de láser del dispositivo de la figura 1;

las figuras 3 y 4 muestran diagramas de flujo de las etapas del método según la presente invención;

la figura 5 muestra, esquemáticamente, un segundo dispositivo ESPI que detecta la deformación, que implementa el método según la presente invención.

El número de referencia 1 en la figura 1 indica un dispositivo ESPI que detecta la deformación para detectar la deformación de un objeto 2, por ejemplo una parte de pared plana, sometido a tensión de forma mecánica de una manera conocida (no mostrado).

Más específicamente, el dispositivo 1 proporciona la monitorización de una superficie 3 sustancialmente plana del objeto 2, y la detección de la deformación fuera del plano, es decir, que se extiende en direcciones transversales a la superficie 3.

El dispositivo 1 comprende sustancialmente:

-

una fuente 4 de láser para emitir pares de pulsos J_{1}, J_{2} de láser, tal como se muestra en la figura 2;

-

un conjunto 5 óptico para formar y dirigir los pulsos J_{1}, J_{2} de láser;

-

una cámara 6 de televisión enfrentada a la superficie 3, dirigida a lo largo de un eje A perpendicular a la superficie 3, y que coopera con el conjunto 5 óptico;

-

una unidad 7 central de tratamiento conectada a la cámara 6 de televisión, y que comprende un panel de adquisición de imágenes (no mostrado) para adquirir y tratar las imágenes a partir de la cámara 6 de televisión;

-

un monitor 8 en blanco y negro conectado a la unidad 7 central de tratamiento, y para visualizar las imágenes captadas por la cámara 6 de televisión;

-

una unidad 9 de grabación, por ejemplo una unidad de grabación de cinta magnética, también conectada a la unidad 7 central de tratamiento, y para grabar las imágenes captadas por la cámara 6 de televisión; y

-

un generador 10 de pulsos conectado a la entrada de la unidad 7 central de tratamiento y a la salida de la fuente 4 de láser, y para suministrar a la fuente 4 de láser con pulsos de reloj de 25 Hz.

La fuente 4 de láser es del tipo Nd-YAG, y comprende internamente dos cavidades resonantes (no mostradas) para generar pares de pulsos J_{1}, J_{2} de láser, próximos (figura 2) de aproximadamente 10 ns de duración y una longitud de onda correspondiente al color verde; cada par de pulsos se separa del siguiente par por 40 ms; los pulsos J_{1} y J_{2} en cada par se separan por un intervalo de tiempo predeterminado, por ejemplo 10 \mus; y una fuente 4 de láser se orienta de modo que emita pulsos J_{1}, J_{2} de láser hacia el objeto 2.

La cámara 6 de televisión es del tipo de adquisición completa (es decir, no entrelazada), y comprende ventanas 11 de tiempo de adquisición de 20 ms (figura 2) separadas entre sí por 20 ms. Tal como se muestra en la figura 2, la emisión de los pulsos J_{1} y J_{2} se sincroniza con las ventanas 11 de adquisición, es decir cada par de pulsos J_{1} y J_{2} se emite en una ventana 11 de adquisición respectiva.

El conjunto 5 óptico comprende una lente 13 divergente (en particular una lente biconvexa) localizada a lo largo y ligeramente inclinada con respecto a la trayectoria de los pulsos J_{1}, J_{2} de láser, y que proporciona la divergencia y dirección de los pulsos J_{1}, J_{2} sobre la superficie 3 del objeto 2, de modo que se ilumine un área S central de la

\hbox{superficie 3.}

El montaje 5 óptico comprende también un pequeño espejo 14 plano fijado a la superficie 3 en una parte periférica del área S; un traductor 15 piezoeléctrico se monta detrás del espejo 14 y está controlado por la unidad 7 central de tratamiento mediante un panel digital/analógico D/A (no mostrado) para mover el espejo 14 de manera controlada en una dirección perpendicular a la superficie 3; y el espejo 14 se coloca enfrentándose a la cámara 6 de televisión, y proporciona la intercepción y reflexión de una segunda fracción F_{2} periférica de cada pulso J_{1}, J_{2} de entrada.

El conjunto 5 óptico comprende también un espejo 16 plano orientado a un ángulo de aproximadamente 45º con respecto a la superficie 3, y que proporciona la intercepción de la segunda fracción F_{2} reflejada por el espejo 14, y a su vez, la refleja a lo largo de un eje B perpendicular al eje A.

El conjunto 5 óptico comprende también un divisor 17 de haz localizado entre la cámara 6 de televisión y la superficie 3, en la intersección de los ejes A y B, y que comprende, a su vez, una superficie 18 plana semirreflectante paralela al espejo 16 y que define un ángulo \alpha de aproximadamente 45º con respecto a los ejes A y B.

Sobre una primera cara 18a de la superficie 18 semirreflectante enfrentada a la cámara 6 de televisión, el divisor 17 de haz recibe y refleja parcialmente a la cámara 6 de televisión la segunda fracción F_{2} reflejada por los espejos 14 y 16. Al mismo tiempo, el divisor 17 de haz recibe, sobre una segunda cara 18b de la superficie 18 semirreflectante, una primera fracción F_{1} de cada pulso J_{1} o J_{2} retrodispersada por la superficie 3, y la transmite parcialmente, superpuesta sobre la primera fracción F_{1}, a la cámara 6 de televisión.

El conjunto 5 óptico comprende también un filtro 19 localizado a lo largo del eje B, entre el espejo 16 y el divisor 17 de haz, para reducir y hacer que la intensidad luminosa de la segunda fracción F_{2} sea comparable a la de la primera fracción F_{1}; y una lente 20 bicóncava localizada a lo largo del eje B, entre el filtro 19 y el divisor 17 de haz, para converger la segunda fracción F_{2} sobre la cara 18a de la superficie 18 semirreflectante.

El dispositivo 1 funciona como sigue.

Cuando se enciende el dispositivo 1, la unidad 7 de tratamiento suministra al generador 10 de pulsos una señal de control de 50 Hz, que se convierte en una señal de reloj de 25 Hz y se suministra a la fuente 4 de láser. Por consiguiente, la fuente 4 de láser emite, cada 40 ms, un par de pulsos J_{1}, J_{2} que, cuando alcanzan la lente 13, divergen y se dirigen sobre la superficie 3 del objeto 2. Para cada uno de los pulsos J_{1}, J_{2} que inciden sobre la superficie 3, se intercepta una segunda fracción F_{2} por el espejo 14 y se refleja hacia el espejo 16, por el que de nuevo es interceptada y dirigida a lo largo del eje B hacia el divisor 17 de haz. Por consiguiente, la segunda fracción F_{2} se dirige a través del filtro 19, mediante el cual se reduce en intensidad, y a través de la lente 20, mediante la cual se colima, sobre la cara 18a, donde parte de ella (aproximadamente el 50%) se refleja hacia la cámara 6 de televisión. Al mismo tiempo, una primera fracción F_{1} del pulso J_{1} o J_{2} se retrodispersa directamente por la superficie 3 sobre la cara 18b del divisor 17 de haz, donde parte de ella (aproximadamente el 50%) viaja a través de la cara 18a hasta la cámara 6 de televisión; y las partes de la primera y segunda fracciones F_{1}, F_{2} que alcanzan el área sensible de la cámara 6 de televisión se superponen para generar una imagen de interferencia de moteado.

Si U_{a} y U_{b} son los campos respectivos de la primera y segunda fracciones F_{1}, F_{2}, la intensidad U resultante, observada por la cámara 6 de televisión, viene dada por la siguiente ecuación:

I = I_{a} + _{b} + 2(I_{a}I_{b})^{1/2}cos(\Phi)(4)

donde I_{a} = U_{a}U_{a}*; I_{b} = U_{b}U_{b}*; y \Phi es la fase de moteado que varía al azar en la imagen (el símbolo * indica el conjugado complejo). Por consiguiente, para cada pulso J_{1}, J_{2} emitido por la fuente 4 de láser, la cámara de televisión capta una imagen de moteado del objeto 2, en el que la superficie 3 adquiere un aspecto granular típico de motas claras y oscuras dispuestas al azar.

Por consiguiente, para cada par de pulsos J_{1}, J_{2} emitidos por la fuente 4 de láser, el área sensible de la cámara 6 de televisión recibe dos imágenes de moteado distintas separadas por aproximadamente 10 \mus, recibidas en la misma ventana 11 de adquisición de la cámara 6 de televisión, y que se superponen para generar una imagen de interferencia total, en la que las franjas de correlación se distribuyen según la ecuación (2), a continuación:

I(x,y) = 2(I_{0} + I_{R}) + 4\sqrt{I_{0}I_{R}}\left| cos\left(\Phi + \frac{\Delta\Phi}{2}\right) cos\left(\frac{\Delta\Phi}{2}\right)\right|(2)

donde, en este caso, I_{R} es la intensidad de la segunda fracción F_{2}, e I_{0} es la intensidad de la primera fracción F_{1}. En esta imagen de interferencia, el patrón de franjas de correlación se relaciona con la deformación (en particular, la deformación fuera del plano definido por la superficie 3) del objeto 2 en el breve intervalo (es decir, aproximadamente 10 \mus) que separa la emisión de los pulsos J_{1}, J_{2} en cada par.

Tal como se puede observar, la ecuación (2) comprende el término de ruido 2(I_{0}+I_{R}), que reduce mucho el contraste de las franjas.

Según la presente invención, se implementa un método para eliminar, o por lo menos reducir, el término de ruido y que, brevemente, comprende un ciclo de medición preliminar del objeto en el estado sin tensión para calcular un valor de referencia que sea un cálculo aproximado del término de ruido 2(I_{0}+I_{R}); se memoriza el valor de referencia y, durante el ciclo de medición real del objeto sometido a tensión, se recupera y se resta de cada interferograma para mejorar la visibilidad de las franjas.

Tal como se muestra en el diagrama de flujo de la figura 3, el ciclo de medición preliminar comienza con un bloque 100, que fija el valor de un parámetro N correspondiente al número requerido de etapas, es decir, el número de pares de pulsos de láser requeridos para realizar el ciclo de medición preliminar, y que también pone a cero un contador n, cuya función se describe más tarde. El bloque 100 está seguido por un bloque 110, que dirige sobre el objeto 2 un primer par de pulsos J_{1}, J_{2} de láser del tipo ya descrito.

El bloque 110 va seguido por un bloque 120, que, mediante una cámara 6 de televisión, capta las imágenes de moteado superpuestas generadas mediante los pulsos J_{1} y J_{2}, para obtener una imagen de interferencia total según la ecuación (2) y que se digitaliza y memoriza en el siguiente bloque 130.

El bloque 130 va seguido por un bloque 140, que aumenta el valor del contador n en una unidad (n = n + 1), y que está seguido por un bloque 150, en el que el valor actual del contador n se compara con N. Si n<N, es decir, si se han realizado menos que el número requerido de etapas, el bloque 150 continúa hasta un bloque 160, en el que la unidad central de tratamiento, mediante el panel D/A, transmite una señal de control al traductor 15 piezoeléctrico para mover el espejo 14 de manera controlada y así la fracción F_{1} de desplazamiento de fase en un valor predeterminado. Por ejemplo, el espejo 14 puede moverse de modo que se produzca un desplazamiento de fase 2\pi/N de la fracción F_{1}; punto en el cual, el bloque 160 vuelve al bloque 110.

Al contrario, si n = N en el bloque 150, es decir, si se ha alcanzado el número requerido de etapas, el bloque 150 continúa al bloque 170, que recupera y calcula la intensidad media de las N imágenes de interferencia total memorizadas para obtener una intensidad de referencia I_{ref}, según la ecuación:

I_{ref} = (2(I_{0} + I_{R}) + 2\sqrt{I_{0}I_{R}}cos\Phi) = 2(I_{0} + I_{R}) + 2\sqrt{I_{0}I_{R}}(cos\Phi)(5)

en la que:

(cos\Phi) = \int\limits_{0}^{2\pi}cos\Phi d\Phi = 0

de manera que:

I_{ref} = 2(I_{0} + I_{R})(6)

esto es, la intensidad media de las imágenes de interferencia es igual (al menos aproximadamente) al término de ruido 2(I_{0}+I_{R}).

En el siguiente bloque 180, el valor del término referencia I_{ref} (en este caso, igual al término de ruido) se memoriza, completando así el ciclo de medición preliminar.

Tal como se muestra en la figura 4, el ciclo de medición real, realizado tras el ciclo de medición preliminar y con el objeto 2 sometido a tensión de forma mecánica, comienza con un bloque 200, que dirige sobre el objeto un primer par de pulsos J_{1}, J_{2} de láser del tipo ya descrito. El bloque 200 está seguido por un bloque 210 que, mediante una cámara 6 de televisión, capta las imágenes de moteado superpuestas generadas mediante los pulsos J_{1} y J_{2}, para obtener una imagen de interferencia total según la ecuación (2). En el siguiente bloque 220, se digitaliza la imagen de interferencia total mediante la unidad 7 central de tratamiento, y de ella se resta, punto a punto, el valor absoluto I_{ref} calculado en el ciclo preliminar y expresado por la ecuación (6), para obtener una imagen de interferencia total corregida con la misma configuración de franjas que en la original, pero con un contraste sumamente mejorado entre las regiones claras y oscuras.

Matemáticamente, la operación de sustracción consiste en eliminar el término 2(I_{0}+I_{R}) de la ecuación (2), para obtener la siguiente ecuación:

I(x,y) = 4\sqrt{I_{0}I_{R}}\left|cos\left(\Phi + \frac{\Delta\Phi}{2}\right)cos\left(\frac{\Delta\Phi}{2}\right)\right|(7)

El bloque 220 continúa hasta un bloque 230, en el que se visualiza la imagen de interferencia total corregida en el monitor 8 y posiblemente se memoriza mediante la unidad 9 de grabación.

El bloque 230 continúa hasta un bloque 240, en el que la unidad 7 central de tratamiento determina si se ha completado la medición, es decir, si se ha adquirido un número predeterminado de imágenes, suficiente para caracterizar el comportamiento del objeto 2 bajo tensión.

En el caso de una respuesta negativa, el bloque 240 vuelve al bloque 200 que proporciona el suministro de pares adicionales de pulsos J_{1}, J_{2}. Al contrario, el bloque 240 continúa hasta un bloque 250 final, en el que se tratan los resultados de la medición de una manera conocida para determinar la deformación del objeto 2.

Además del dispositivo 1, el método anterior se puede implementar también mediante otros dispositivos de medición ESPI, tales como el mostrado y indicado en su totalidad como 23 en la figura 5, y que proporciona la medición de la deformación en el plano, es decir, la detección de la deformación superficial de objeto 2 en el plano definido por la superficie 3.

El dispositivo 23 comprende una fuente 4 de láser y un divisor 17 de haz similares a los del dispositivo 1. Sin embargo, en este caso, el divisor 17 de haz se localiza a lo largo de la trayectoria de propagación de los pulsos J_{1}, J_{2}, para cooperar directamente con la fuente 4 de láser, y su superficie 18 semirreflectante plana se encuentra a lo largo de un eje 30 sustancialmente perpendicular a la superficie 3, de modo que se define un ángulo \alpha de aproximadamente 45º con respecto a la trayectoria de propagación de los pulsos J_{1}, J_{2}.

El dispositivo 23 comprende también un par de espejos 24, 25 planos enfrentados entre sí sobre cada cara de y paralelos al eje 30 óptico; y un par de lentes 26, 27 divergentes interpuestas entre la superficie 3 y los respectivos espejos 24, 25.

El dispositivo 23 comprende también una cámara 6 de televisión CCD (con dispositivo de transferencia de carga) similar a la del dispositivo 1, localizada a lo largo del eje 30 entre el divisor 17 de haz y el objeto 2, para captar la superficie 3.

Como el dispositivo 1, el dispositivo 23 comprende una unidad 7 central de tratamiento conectada a la cámara 6 de televisión; un monitor 8; una unidad 9 de grabación de imagen; y un generador 10 de pulsos para controlar la fuente 4 de láser.

Finalmente, el dispositivo 23 comprende un traductor 31 piezoeléctrico fijado detrás del espejo 25, conectando el espejo 25 a un soporte 32 fijo, y que está controlado por la unidad 7 central de tratamiento para mover el espejo 25 de manera controlada en una dirección perpendicular a su superficie reflectante.

El dispositivo 23 funciona como sigue.

Cada pulso J_{1}, J_{2} emitido por la fuente 4 de láser es dividido por el divisor 17 de haz en una primera y una segunda fracciones G_{1}, G_{2} dirigidas sobre los respectivos espejos 24, 25; la primera fracción G_{1} es reflejada por el espejo 24 y divergida por la lente 26, para iluminar un área T amplia de la superficie 3; al mismo tiempo la segunda fracción G_{2} es reflejada por el espejo 25 y difundida por la lente 27, para iluminar también el área T sobre la parte superior de la fracción G_{1}, ambas fracciones G_{1}, G_{2} son retrodispersadas por la superficie 3, y partes respectivas de ellas inciden sobre el área sensible de la cámara 6 de televisión para formar una imagen de moteado. Como con el dispositivo 1, adquiriéndose en la misma ventana 11 de adquisición de la cámara 6 de televisión, se superponen las imágenes de moteado de los pulsos J_{1} y J_{2} en el mismo par sobre el área sensible de la cámara 6 de televisión, para formar una imagen de interferencia total, cuya intensidad punto a punto viene dada por la ecuación (2) en la que, en este caso, I_{0} e I_{R}, son las intensidades de las fracciones G_{1} y G_{2}.

Por consiguiente, en este caso, el método según la invención se puede aplicar realizando un ciclo de medición preliminar, tal como se describió anteriormente, para calcular y memorizar el valor I_{ref}, y realizando posteriormente el ciclo de medición real, en el que se resta el valor I_{ref} de cada imagen de interferencia total digitalizada.

Las ventajas del método según la presente invención serán claras a partir de la descripción anterior. En particular, proporciona una gran mejora de la visibilidad de franjas de imágenes ESPI de adición de imágenes pulsadas, de una manera sencilla, completamente automática realizando un breve ciclo de medición preliminar y simplemente proporcionando un transductor piezoeléctrico adicional para mover uno de los espejos durante el ciclo preliminar.

Claramente, se pueden hacer cambios al dispositivo tal como se describe e ilustra en el presente documento, sin separarse sin embargo del alcance de la presente invención.

En particular, la fracción F_{2} del dispositivo 1 y la fracción G_{2} del dispositivo 23 pueden desplazarse de fase utilizando cualquier técnica óptica convencional que permita la variación controlada de la trayectoria óptica de un haz de luz coherente.

Claims (7)

1. Método para mejorar el contraste de imágenes obtenidas utilizando la técnica de interferometría de patrones de moteado electrónico de adición de imágenes pulsadas; siendo utilizada dicha técnica de interferometría para determinar la deformación de un objeto (2) sometido a tensión; comprendiendo dicho objeto (2) por lo menos una superficie (3) sustancialmente plana adecuada para monitorización; y comprendiendo dicha técnica de interferometría un ciclo de medición real realizado con el objeto (2) bajo tensión, y que comprende a su vez las etapas siguientes:

A)

generar un primer pulso (J_{1}) de láser de una longitud de onda comparable con la rugosidad de dicha superficie (3);

B)

dirigir por lo menos una primera fracción (F_{1}; G_{1}) de dicho primer pulso (J_{1}) de láser sobre dicha superficie (3);

C)

capturar mediante un medio (6) de cámara y junto con una segunda fracción (F_{2}; G_{2}) de dicho primer pulso (J_{1}) de láser, por lo menos una parte de dicha primera fracción (F_{1}; G_{1}) retrodispersada por dicha superficie (3);

D)

adquirir, mediante dicho medio (6) de cámara, una primera imagen de moteado formada por interferencia entre dicha por lo menos una parte de dicha primera fracción (F_{1}; G_{1}) y dicha segunda fracción (F_{2}; G_{2});

E)

generar, después de un intervalo de tiempo predeterminado tras la generación de dicho primer pulso (J_{1}), un segundo pulso (J_{2}) de láser de una longitud de onda comparable con la rugosidad de dicha superficie (3), y definir con dicho primer pulso (J_{1}) un primer par de pulsos (J_{1}, J_{2});

F)

repetir dichas etapas B), C), D) para dicho segundo pulso (J_{2}) de láser para obtener una segunda imagen de moteado; superponiéndose dicha segunda imagen de moteado sobre dicha primera imagen de moteado para generar una imagen de interferencia total de bajo contraste, cuya intensidad luminosa punto a punto está definida por una ecuación que comprende un primer término que es una función de la deformación de la superficie del objeto (2), y un segundo término (2(I_{0}+I_{R})) de ruido que determina el bajo contraste de dicha imagen de interferencia total de bajo contraste; y

G)

repetir dichas etapas A) a F) un número predeterminado de veces para obtener una secuencia de dichas imágenes de interferencia total de bajo contraste;

estando dicho método caracterizado porque comprende también un ciclo (100-180) de medición preliminar realizado antes de dicho ciclo de medición real, estando dicho objeto en el estado sin tensión, y para determinar un valor de intensidad luminosa de referencia (I_{ref}) aproximadamente igual a dicho término (2(I_{0}+I_{R}) de ruido);

comprendiendo también el método, tras cada etapa F) de dicho ciclo de medición real, la etapa adicional de:

H) restar (220) dicho valor de intensidad luminosa de referencia (I_{ref}) de cada una de dichas imágenes de interferencia total de bajo contraste, para obtener una imagen de interferencia total de alto contraste.

2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque la intensidad luminosa punto a punto de cada una de dichas imágenes de interferencia total de bajo contraste está definida aproximadamente por la siguiente ecuación:

I(x,y) = 2(I_{0} + I_{R}) + 4\sqrt{I_{0}I_{R}}\left| cos\left(\Phi + \frac{\Delta\Phi}{2}\right) cos\left(\frac{\Delta\Phi}{2}\right)\right|

donde I_{0} es la intensidad luminosa de dicha parte capturada de dicha primera fracción (F_{1}; G_{1}); I_{R} es la intensidad luminosa de dicha parte capturada de dicha segunda fracción (F_{2}; G_{2}), \Phi(x,y) es la fase aleatoria con relación a la distribución de la luz de moteado y \Delta\Phi(x,y) es la variación de fase con relación a la variación de la trayectoria óptica generada por la deformación de dicha superficie (3);

y porque la intensidad luminosa punto a punto de cada una de dichas imágenes de interferencia total de alto contraste está definida aproximadamente por la siguiente ecuación:

I(x,y) = 4\sqrt{I_{0}I_{R}}\left|cos\left(\Phi + \frac{\Delta\Phi}{2}\right)cos\left(\frac{\Delta\Phi}{2}\right)\right|

3. Método según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque dicho ciclo de medición preliminar comprende etapas idénticas a dichas etapas A) a F), y las etapas adicionales siguientes:

I)

variar la fase (160) de dicha segunda fracción (F_{2}; G_{2}) en una cantidad predeterminada al final de cada etapa F) en el ciclo de medición preliminar;

J)

repetir dichas etapas A) a F) y la etapa I) un número predeterminado de veces (N) para generar una pluralidad de imágenes de interferencia total de bajo contraste desplazadas de fase entre sí, y en el que cada imagen de interferencia total de bajo contraste comprende una variación de fase con respecto a una imagen de interferencia total de bajo contraste consecutiva; y

K)

calcular (170) dicho valor de intensidad luminosa de referencia (I_{ref}) calculando la intensidad luminosa media de dicha pluralidad de imágenes de interferencia total de bajo contraste desplazadas de fase.

4. Método según la reivindicación 3, caracterizado porque dicha intensidad luminosa media de dicha pluralidad de imágenes de interferencia total de bajo contraste desplazadas de fase se calcula según la siguiente ecuación:

I_{ref} = (2(I_{0} + I_{R}) + 2\sqrt{I_{0}I_{R}}cos\Phi) = 2(I_{0} + I_{R}) + 2\sqrt{I_{0}I_{R}}(cos\Phi) = 2(I_{0}+I_{R})

5. Método según la reivindicación 3 ó 4, caracterizado porque dicha etapa I) comprende la etapa de interceptar y reflejar dicha segunda fracción (F_{2}; G_{2}) mediante al menos un espejo (14; 25) plano y mover dicho espejo (14; 25) de manera controlada para variar la trayectoria óptica de dicha segunda fracción (F_{2}; G_{2}) y producir dicha variación de fase.

6. Método según la reivindicación 5, caracterizado porque dicho espejo (14; 25) se fija a dicha superficie (3) de dicho objeto (2).

7. Método según la reivindicación 5, caracterizado porque comprende las etapas siguientes:

- dividir dicho primer pulso (J_{1}) de láser en dicha primera (G_{1}) y dicha segunda (G_{2}) fracciones tras dicha etapa A);

- dirigir dicha segunda fracción (G_{2}) sobre dicha superficie (3) de dicho objeto (2) tras dicha etapa I).