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2.2散斑统计特性
散斑是一种统计上的随机干涉过程，只能用统计学方法进行分析和研究。散斑图像有一阶统计特性和二阶统计特性[20]。其中，一阶统计特性是描述对光强分布空间中一点散斑光强的统计特性，包含散斑的强度概率密度函数，强度的标准偏差和平均值以及两者的比值散斑衬比度。散斑衬比度影响激光散斑衬比成像结果，因而在激光散斑衬比分析中对一阶统计特性更受关注。二阶统计特性描述图像中散斑在时空上点与点之间的联合统计特性。从二阶统计特性中可得出散斑大小和图像中散斑尺寸的分布。其采用的方法是计算激光散斑强度分布的自相关函数及功率谱密度。
对于静态散斑，散斑光强自相关函数有助于了解散斑空间结构的统计特性。对于动态散斑，受关注的是散斑空间结构随时间变化的统计。因此把静态散斑光强变化的自相关函数概念可推及到动态散斑的光强变化的空间-时间交叉函数，并将其作为工具讨论动态散斑的变化规律。动态散斑的变化情况与散射颗粒的运动状态相关，所有通过动态散斑的二阶统计来测量散射颗粒的运动速度。已知照明高斯光束束腰半径、波面曲率半径等相关参数的情况下，探测器测得定点的散斑光强起伏，求得相关函数的相关时间或相关长度，就能求出散射颗粒运动速度。
2.3散斑衬比度定义
当使用激光照射到粗糙物体时，相干光被散射颗粒所吸收，由于存在光程差，物体表面散射光在空间相遇干涉形成明暗相间的无规则分布的斑纹图像，即散斑图像。通常，散射会随着散射颗粒的运动而失去相关性，在一定曝光时间内，散斑衬比度会随之降低，CCD相机所获取的散斑图像会出现空间模糊。因此，散斑衬比度与曝光时间、颗粒运动信息存在一定的联系。空间模糊程度通过散斑衬比度量化。散斑衬比度定义为散斑图像光强的标准偏差与平均值