Cite this article as:

Maksimova L. A., Ryabukho P. V., Mysina N. Y., Ryabukho V. P. Digital Speckle Photography with Correlation Processing of Spatial Spectrum of Specklegram for Determination of Micro Displacement of Scattering Object. Izvestiya of Saratov University. New series. Series Physics, 2015, vol. 15, iss. 3, pp. 5-11. DOI: https://doi.org/10.18500/1817-3020-2015-15-3-5-11


Heading: 
UDC: 
535.4:681.7.064.45
Language: 
Russian

Digital Speckle Photography with Correlation Processing of Spatial Spectrum of Specklegram for Determination of Micro Displacement of Scattering Object

Abstract

The method of digital speckle photography for determining of speckle pattern displacement with sub-pixel accuracy using correlation processing of summary spatial spectrum of speckle patterns is considered in this article. It is assumed that displacement of speckle pattern is caused by deformation or displacement of an object with a scattering surface. The method of phase shift of interference pattern in diffraction halo is proposed for expanding the lower limit of measuring range of speckle pattern displacement to subpixel values. The method is based on numerical additional phase shifts of complex spatial spectra of displacement and non-displacement speckle patterns. The results of numerical and natural experiments are presented.

References

1. Франсон М. Оптика спеклов / пер. с англ. М. : Мир, 1980. 171 с.

2. Goodman J. W. Speckle Phenomena in Optics : Theory and Applications, Roberts & Company, Publishers, Englewood, CO, 2006. 387 p.

3. Джоунс Р., Уайкс К. Голографическая и спекл-интерферометрия / пер. с англ. М. : Мир, 1986. 328 с.

4. Клименко И. С. Голография сфокусированных изображений и спекл-интерферометрия. М. : Наука, 1985. 224 с.

5. Горбатенко Б. Б., Гребенюк А. А., Максимова Л. А., Перепелицына О. А., Рябухо В. П Спекл-фотография и голографическая интерферометрия с цифровой записью дифракционного поля в фурье-плоскости //Компьютерная оптика. 2010. Т. 34, № 1. С. 69‒81.

6. Максимова Л. А., Мысина Н. Ю., Гребенюк А. А., Горбатенко Б. Б., Рябухо В. П. Метод цифровой лазерной спекл-фотографии для измерения микроперемещений рассеивающих объектов // Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер. Сер. Физика. 2011. Т. 11, вып. 2. С. 40‒45.

7. Горбатенко Б. Б., Рябухо В. П., Гребенюк А. А., Мысина Н. Ю., Максимова Л. А. Контроль микроперемещений методами цифровой голографической и спекл-интерферометрии // Вестн. СГТУ. 2010. № 4(49), вып. 1. С. 14‒24.

8. Lu H., Huang C., Wang C., Wang X., Fu H., Chen Z. Fast and noninterpolating method for subpixel displacement analysis of digital speckle images using phase shifts of spatial frequency spectra // Appl. Opt. 2014. Vol. 13. P. 2806‒2814.

9. Nguyen T. N., Huntley J. M., Burguete R. L., Coggrave C. R. Shape and displacement measurement of discontinuous surfaces by combining fringe projection and digital image correlation // Opt. Eng. 2011. Vol. 50. P. 101505.

10. Malesa M., Kujawinska M. Modifi ed two-dimensional digital image correlation method with capability of merging of data distributed in time // Appl. Opt. 2012. Vol. 51. P. 8641–8655.

11. Grebenyuk A. A., Ryabukho V. P. Digital image correlation with fast Fourier transform for large displacement measurement // Proceedings of SPIE. 2010. Vol. 7999. P. 79990B-1– 79990B-5.

12. Ryabukho V. P., Klimenko I. S., Golubentseva L. I. Interference of laser speckle fi elds // Proc. SPIE : New Techniques and Analysis in Optical Measurements. 1994. Vol. 2340. P. 513‒522.

13. Гудмен Дж. Введение в фурье-оптику / пер. с англ. М. : Мир, 1970. 364 с.

Short text (in English): 
Full text (in Russian):