本发明专利技术涉及一种基于双树复小波变换的光学镜片中频误差评定方法，通过对传统DT-CWT分解系数和重构系数的修正，可以有效地对光学表面中频误差进行全空间频率内更加精确的分离与识别；其中，中频误差提取方法以DT-CWT为核心，通过重构时加入自适应影响因子，成功地分离了各频段的面形误差，有效地改进了加工工艺，优化了工艺流程。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光学镜片领域，特别是一种基于双树复小波变换的光学镜片中频误差 评定方法。
技术介绍
光学元件在紫外和X射线光学以及高功率激光损伤阈值等领域的应用越加广泛 与频繁，因此对于光学元件表面质量也提出了更高的要求。加工表面质量影响因素除了光 学元件自身材料外，主要是光学元件在机加工过程中残留的面形误差，它分为三种，即属于 高频段面形误差的粗糙度、属于中频段面形误差的表面波纹度和属于低频段面形误差的几 何轮廓形位误差。这些面形误差对光束的调制作用会严重影响光束质量。因此在光学表面 质量评定中对各频段面形误差的正确提取是一个关键环节，其目标是在保持原有信号细节 的基础上最大限度地分离开高中低频信号，目前国内外学者做了不少研究，有从光学表面 属于非平稳空间信号的角度出发，提出了基于经验模态分解的精密光学表面中频误差提取 和识别方法，有通过理论分析Winger分布函数与功率谱密度之间的关系，得到了局部波前 畸变的评价方法和指标。但这些方法对高中低频段分离并没有严格区分各个频段范围内的 成分是否完全分离，特别是中频信号的分离，往往使一些属于中频段的重要信息隐藏到其 它频段中，最终使中频的细节特征变得模糊。这将为后续的评价带来误差，甚至可能得到错 误的结论。另一方面中频信号是数控小刀具在抛光过程中留下的一些波纹，其受到加工温 度、刀具及抛光液等影响，属于非平稳空间信号。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种基于双树复小波变换的光学镜片中频误差评 定方法，利用双树复小波变换（DT-CWT)的多分辨分析、方向性好和良好的时频局部化分析 能力的特点，对实测的抛光光学元件表面进行DT-CWT的多尺度分解，并在重构时加入自适 应影响因子，成功地分离了各频段的面形误差，有效地改进了加工工艺，优化了工艺流程。 本专利技术采用以下方案实现：一种基于双树复小波变换的光学镜片中频误差评定方 法，包括以下步骤： 步骤S1 :设定高频系数自适应影响因子并设置tj=1，n=l; 步骤S2 :将原始光学镜片表面信号:賴_:进行DT-CWT的》层分解，得到最底层的低频系 数涵iiSI以及各层的高频系数:?丨?; 步骤S3:对分解得到具有细节信号的高频系数__进行重构，得到高频误差信号 辱(?)，公式如下：步骤S4:将具有细节信号的高频系数#|||全部置零处理，并对低频系数__进行 重构，得到低频误差信号_|||，记作： \^ / -----------…/， 步骤S5:根据得到的高频误差信号计算瞬时频率与平均波长%:;若 则改变第《层高频系数自适应影响因子$，令n=n+l，返回步骤S2,若 為二IXJli誦I，则进入步骤S6 ; 步骤S6 :分离中频面形误差，得到剩余信号&〇^，公式如下： 进一步地，所述尚频误差彳目号的瞬时频率为所述瞬时频率gOd的离散形式为：，式中为采样间距。 所述瞬时频率的平均值为：则多尺度下重构得到高频误差信号的平均波长4为： 与现有技术相比，本专利技术通过对传统DT-CWT分解系数和重构系数的修正，可以有 效地对光学表面中频误差进行全空间频率内更加精确的分离与识别。其中，中频误差提取 方法以DT-CWT为核心，通过重构时加入自适应影响因子，成功地分离了各频段的面形误 差，有效地改进了加工工艺，优化了工艺流程。【附图说明】 图1为基于自适应DT-CWT分离光学表面面形误差流程图。 图2为抛光光学元件子午线测量曲线。 图3为高频系数重构得到的面形误差。 图4为低频系数重构得到的面形误差。 图5为抛光光学表面DT-CWT自适应分离各频段面形误差。 图6为抛光光学表面DT-CWT分离各频段面形误差。【具体实施方式】 下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步说明。 本实施提供，如图1所 述，包括以下步骤： 步骤S1 :设定高频系数自适应影响因子，并设置t; =1，n=l; 步骤S2 :将原始光学镜片表面信号进行DT-CWT的层分解，得到最底层的低频系 数以及各层的尚频系数編殊； 步骤S3 :对分解得到具有细节信号的高频系数进行重构，得到高频误差信号 辱(?)，公式如下：步骤S4:将具有细节信号的高频系数^|_:全部置零处理，并对低频系数进行 重构，得到低频误差信号_g|，记作：步骤S5:根据得到的高频误差信号计算瞬时频率与平均波长|^丨；若 為<0.12j_，则改变第《层高频系数自适应影响因子#，令n=n+l，返回步骤S2,若 為=，则进入步骤S6 ; 步骤S6 :分离中频面形误差，得到剩余信号，公式如下： 在本实施例中，所述高频误差信号爾護的瞬时频率为所述瞬时频的离散形式为：，式中A*为采样间距。 所述瞬时频率的平均值为：m^ 则多尺度下重构得到高频误差信号的平均波长%:为： 在本实施例中，光学球面常采用子午线来确定光学元件的面形，子午线影响着光 学的焦斑、像散以及屈光度等性能，因此选择对抛光光学元件的子午线进行测量，测量所得 到的曲线如图2所示。然后采用本实施例提供的方法进行抛光光学球面子午线数据的多尺 度分解，得到多尺度分解下高频系数与低频系数重构后的面形误差，如图3和图4所示。同 时分别对高频系数面形误差进行瞬时频率与平均波长的计算，得到多尺度分解下高频系数 重构面形误差平均波长，表1所示。并与传统的DT-CWT进行对比分析，分别见图3和图4。 表 1由图3和图4中可看出，随着分解尺度的增加，低频系数重构面形误差变化微小，而 高频系数重构面形误差变化较大，结合表1可知，当分解尺度第五层，其波长在界定范围的 边缘波长区域；当分解尺度到达第六层时，第六层高频系数重构的面形误差已出现了实际 属于中频波纹度面形误差，说明其高频系数包含一定的中频波纹度误差成分。所以若采用 DT-CWT直接分离法存在分离不彻底现象，对于后续的表征将存在影响。故本实施例通过改 变多尺度下第五层及后面层数的自适应系数，调整DT-CWT分解尺度下的系数比例，得到经 过自适应多尺度分解高频系数重构面形误差的平均波长，如表2所示。 表 2从表2可看出，经过自适应处理完第六层高频系数重构面形误差平均波长恰好等于 0. 12mm。故将前五层高频系数进行重构得到高频段面形误差，对第六层及以上高频系数进 行重构得到中频段面形误差，同时用DT-CWT提取低频系数并重构得到低频段面形误差，最 后得到各频段面形误差，如图5。为能更好地说明方法的优越性，本实施例将DT-CWT直接分 离法与DT-CWT自适应分离法分别计算各频段面形误差平均波长如表3所示。用DT-CWT直 接分离法对高中低频面形误差进行重构，如图6所示。 表 3从表3中可看出，基于DT-CWT自适应分离法得到的中频面形误差平均波长刚好为 0. 12_，实现了将光学元件表面的高频与中频面形误差完全分离。且对比图6,可发现图5 中得到的中频面形误差曲线包含的信息较多，能最大限度地反映了原始信号本身的性质， 十分有利于接下来要进行的加工特征识别及表面参数评定工作。 以上所述仅为本专利技术的较佳实施例，凡依本专利技术申请专利范围所做的均等变化与 修饰，皆应属本专利技术的涵盖范围。【主权项】1. ，其特征在于：包括以下步 骤： 步骤Sl :设定高频系数自适应影响因子，并设置t j =本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于双树复小波变换的光学镜片中频误差评定方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1：设定高频系数自适应影响因子，并设置t j =1，n=1；步骤S2：将原始光学镜片表面信号进行DT‑CWT的层分解，得到最底层的低频系数以及各层的高频系数；步骤S3：对分解得到具有细节信号的高频系数进行重构，得到高频误差信号，公式如下：；步骤S4：将具有细节信号的高频系数全部置零处理，并对低频系数进行重构，得到低频误差信号，记作：；步骤S5：根据得到的高频误差信号计算瞬时频率与平均波长；若，则改变第层高频系数自适应影响因子，令n=n+1，返回步骤S2，若，则进入步骤S6；步骤S6：分离中频面形误差，得到剩余信号，公式如下:。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：任志英，罗德海，吴清飞，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建;35
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