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本发明涉及图像处理技术领域，针对现有滤波方法中拟合误差、末端效应和模态混叠的问题，公开了一种基于扩展二维经验小波变换的工程表面多尺度滤波方法，所述方法包括下述步骤：（1）生成灰度图像；（2）获得去全局趋势的频谱；（3）自适应频谱分割；（4）二维经验小波分解；（5）经验模态函数合并；（6）表面成分重构。本发明基于自适应尺度空间表示技术和Riesz变换，扩展了原始的二维经验小波变换，建立了每个提取的固有模态函数与其物理尺寸之间的关系，实现工程表面多尺度表征和滤波，从而指示制造过程和零件功能的不规则性，为后续建立表面成分和加工工艺系统、零件性能的映射关系等工作的开展提供了基础。