改进双树复小波在阶跃特征结构表面基准提取中的应用

来源：机械工程学报杂志2015年第19期北京时间：

作者：任志英 高诚辉, 林有希, 黄健萌

单位：1.福州大学机械工程及自动化学院;2.福州大学摩擦学研究所

摘要：刻线尺寸的器件表面存在着大量的如槽、台阶等不连续特征，当提取其基准面来做质量评定时，ISO规定最小二乘拟合法来实现，但其鲁棒性远远差于滤波法。而若直接采用传统滤波法(如高斯滤波、小波滤波等)在不连续特征处会产生波动。基于此，提出一种新的滤波稳健算法，通过对双树复小波变换(Dual-tree complex wavelet transform, DT-CWT)进行全变分最小化理论(Total variation minimization, TVM)梯度处理，即对每层的小波系数运用阈值方法进行初始化，借助投影次梯度法将TVM理论与DT-CWT相结合，不断迭代，最终增强DT-CWT在提取几何结构特征基准面的鲁棒性。仿真结果表明，所提算法与传统滤波方法相比，整个表征精度(最大重构误差和均方差)具有最优性，且评定高度也最接近理想高度。对一实测标块，无论从直观三维视图还是侧面对比图，其在阶跃处能很好地抑制波动，与标块实际加工的理论高度偏差只有0.040 3 μm，保证了产品的几何特征，为实际的工程应用提供了一种有效的基准提取方法。

关键词：参数评定,基准提取,阶跃结构表面,全变分最小化理论,双树复小波变换；

基金资助：国家自然科学基金(51175085、51375094、51205062)、清华大学摩擦学国家重点实验室开放基金(SKLTKF13B02)、福建省自然科学基金(2015J01195)和福州市科技局(2014-G-74)资助项目