The invention discloses a method for removing aliasing noise in surface measurement of digital Moire shift coherent optical elements based on Newton iteration algorithm, which belongs to the field of optical measurement. The invention solves the surface error and constructs a new virtual wavefront phase by using the digital Moire phase-shifting phase-unwrapping method; constructs a new virtual interferogram by using the new virtual wavefront phase and synthesizes a new Moire figure together with the actual interferogram; establishes a Newton iteration mathematical model to solve the initial solution of the aliasing noise phase; and smoothesizes the initial solution result of the iteration solution continually to obtain the mixed solution. The actual wavefront phase for eliminating the aliasing noise phase can be obtained by removing the aliasing noise phase in the new virtual wavefront phase. The invention can reduce the influence of aliasing noise on measurement accuracy in digital Moire shift interferometry, thereby realizing the purpose of reducing error and expanding measurement range. The method uses Newton iteration to solve the phase of aliasing noise instead of directly solving the surface error, so the phase wrapping problem is not needed in the iteration process.
【技术实现步骤摘要】
牛顿迭代的数字莫尔移相干涉法中频谱混叠噪声去除方法
本专利技术涉及一种基于牛顿迭代算法的数字莫尔移相干涉光学元件面形测量混叠噪声去除方法,属于光学测量领域。
技术介绍
高精度的光学元件在天文观测、目标探测、照明系统和投影显示等现代光学系统中决定系统的成像质量。其中非球面由于具有多面形自由度,一片非球面镜便可达到多片球面镜组成的透镜组的效果,可以极大地减小光学系统的尺寸和质量,提高系统的成像质量。但由于其高度自由的面形,高精度的非球面面形检测往往遇到一定困难。目前常用的非球面检测方法主要分为两类:接触式和非接触式测量方法。非接触测量的测量具有速度快、无损等优点,其中补偿法是一种常用的测量方法。补偿法分为零补偿和非零补偿,非零补偿的补偿器相较零补偿法的补偿器的设计更简单、加工难度小、成本低且有较高的通用性。公告号为CN1587950的专利“一种用部分补偿透镜实现非球面面形的干涉测量方法”公开了一种用于非球面测量的数字莫尔移相干涉测量方法,该方法是一种基于部分补偿法的瞬时抗振的干涉测量方法,可以在无移相器件的条件下实现高精度测量。数字莫尔移相方法中去除直流项的实际干涉图分布iR(x,y)和虚拟干涉图分布iV(x,y)如式(1)所示。其中是b(x,y)调制量,p(x,y)为待测波前相位,f是x方向添加的空间载波,δk为附加的移相相位值,δk=1,2,3,4=0,π/2,π,3π/2。实际干涉图与虚拟干涉图进行莫尔合成,得到莫尔条纹分布iM(x,y):通过低通滤波,滤除bR(x,y)bV(x,y)cos[pR(x,y)+pV(x,y)+4πfx-δk]部分,只保留低 ...
【技术保护点】
1.基于牛顿迭代的混叠噪声去除方法,其特征在于:包括如下步骤,步骤一:利用数字莫尔移相解相方法求解面形误差相位,并构建新的虚拟波前相位;步骤二:利用步骤一中新虚拟波前相位p'V(x,y)构建新的虚拟干涉图i'V(x,y),进而合成新的莫尔图i'M(x,y);步骤三:构建牛顿迭代求解过程并对混叠噪声相位ε(x,y)进行初解;步骤四:对步骤三的求解结果进行连续平滑处理;步骤五:对新虚拟波前相位p'V(x,y)去除混叠噪声相位ε(x,y),得到去除混叠后的实际干涉波前相位。
【技术特征摘要】
1.基于牛顿迭代的混叠噪声去除方法,其特征在于:包括如下步骤,步骤一:利用数字莫尔移相解相方法求解面形误差相位,并构建新的虚拟波前相位;步骤二:利用步骤一中新虚拟波前相位p'V(x,y)构建新的虚拟干涉图i'V(x,y),进而合成新的莫尔图i'M(x,y);步骤三:构建牛顿迭代求解过程并对混叠噪声相位ε(x,y)进行初解;步骤四:对步骤三的求解结果进行连续平滑处理;步骤五:对新虚拟波前相位p'V(x,y)去除混叠噪声相位ε(x,y),得到去除混叠后的实际干涉波前相位。2.如权利要求1所述的基于牛顿迭代的混叠噪声去除方法,其特征在于:步骤一具体实现方法为,虚拟干涉波前相位为pV(x,y),经数字莫尔移相解相方法求解得到含有混叠噪声的面形误差相位Δ'(x,y),与面形误差相位真值Δ(x,y)之差为数字莫尔移相方法的求解中含有的混叠噪声相位ε(x,y);将求解的面形误差重新构建新的虚拟波前相位p'V(x,y):p'V(x,y)=pV(x,y)+Δ'(x,y)(1)此时与待求的实际波前相位pR(x,y)相比,新的面形误差相位变为:求出新的面形误差相位,即可得到所述混叠噪声相位ε(x,y);求解方法即为接下来牛顿迭代求解方法。3.如权利要求2所述的基于牛顿迭代的混叠噪声去除方法,其特征在于:步骤二具体实现方法为,利用步骤一中新虚拟波前相位p'V(x,y)构建新的虚拟干涉图i'V(x,y):i'V(x,y)=cos[p'V(x,y)+2πf](3)i'M(x,y)=iR(x,y)·i'V(x,y)(4)对公式(1)至公式(4)省略(x,y)表示,利用积化和差公式得如公式(5)所示的新的莫尔合成图i'M(x,y):式(5)即为后续构建牛顿迭代求解的数学运算模型。4.如权利要求3所述的基于牛顿迭代的混叠噪声去除方法,其特征在于:步骤三具体实现方法为,牛顿迭代的公...
【专利技术属性】
技术研发人员:郝群,叶明哲,胡摇,
申请(专利权)人:北京理工大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
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