Reducción del ruido coherente y determinación de la fase óptica en interferometría digital de speckle usando la transformada wavelet

• Autores: Federico, Roque Alejandro
• Año de publicación: 2003
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Kaufmann, Guillermo Héctor; Serrano, Eduardo Pedro
• Materia: METROLOGIA OPTICA; INTERFEROMETRIA DE SPECKLE; WAVELETS; ANALISIS DE FRANJAS; DISTRIBUCION DE WIGNER-VILLE; OPTICAL METROLOGY; SPECKLE INTERFEROMETRY; FRINGE ANALYSIS; WIGNER-VILLE DISTRIBUTION; WAVELETS
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

En esta Tesis se presentan nuevos métodos basados en la transformada waveletpara filtrar el ruido de speckle y obtener distribuciones de fase en interferometríadigital de speckle (DSPI). La performance de estos métodos se determina usandofranjas simuladas por computadora y también se muestran aplicaciones en franjasexperimentales. El método propuesto para la reducción del ruido de speckle se basaen el descarte de los coeficientes pertenecientes a las sub-bandas de la descomposiciónwavelet. La performance de este método se analiza y se compara con los resultadosobtenidos mediante otras técnicas de filtrado que utilizan el wavelet shrinkage basadaen los criterios estadísticos de hard y soft thresholding. Se muestra que el método dedescarte de sub-bandas puede reducir más eficientemente el ruido de speckle que otrastécnicas de filtrado. También se proponen dos métodos para recuperar la distribuciónde fase a partir de un único interferograma de DSPI, basados en la transformadawavelet continua y en el uso de una distribución suavizada. Ambos métodos no requierende la aplicación de un algoritmo de desenvoltura de la fase o la introducciónde franjas portadoras en el interferómetro. Estos métodos permiten obtener los gradientesde la distribución de fase a lo largo de un camino de pixels y el mapa de fasese determina por integración. Se demuestra que las franjas que cumplen con el límiteasintótico analítico pueden ser procesadas por el método de la transformada waveleten la aproximación de fase estacionaria. El uso de una distribución de Wigner-Villecon un kernel de suavizado de tipo gaussiano obtiene resultados más precisos que elmétodo de la transformada wavelet continua. Se evalúa la influencia del proceso defiltrado y se discuten las limitaciones adicionales que se presentan en sus aplicaciones.
New methods based on the wavelet transform to reduce speckle noise and toevaluate optical phase distributions in digital speckle pattern interferometry (DSPI)are presented. The performance of these methods is determined using computer simulated DSPI fringes and also experimental data. The method for speckle noisereduction is based on the level-dependent removal of the wavelet coefficients of thetransformed image. The performance of this method is analysed and compared withthe results obtained with the denoising techniques that use wavelet shrinkage basedon soft and hard thresholding criteria. It is shown that the wavelet subband removalmethod reduces speckle noise and maintains image features more effectively thanwavelet shrinkage techniques. To retrieve optical phase distributions in DSPI, thecontinuous wavelet transform in the stationary phase aproximation and a smootheddistribution are proposed. Both techniques do not need the application of a phaseunwrapping algorithm neither the introduction of carrier fringes in the interferometer. Phase gradients are found along a pixel path from a single DSPI image and the phasedistribution is finally determined by integration. It is shown that only DSPI fringesthat verify the analytic asymptotic limit can be processed with the continuous wavelettransform method. It is also shown that a Wigner-Ville distribution with a smoothing Gaussian kernel gives more accurate results than the methods based on the continuouswavelet transform. The influence of the filtering process to smooth the DSPI fringesand additional drawbacks that emerge when these methods are applied are finallydiscussed.
Fil: Federico, Roque Alejandro. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.