一种提高相位精度的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种提高相位精度的方法及装置，该方法包括：获取由参考光束和穿过待测物体的探测光束形成的预设数量的相移干涉图像；对相移干涉图像进行差分处理，获取差分相移干涉图像；对差分相移干涉图像进行归一化处理，获取归一化的差分相移干涉图像；将归一化的差分相移干涉图像中设定区域内的数据进行清零，并基于清零后的图像确定目标相移量，其中，目标相移量为在经差分处理的相移干涉图像中，任意两个相移量不为0的相移干涉图像之间的相位差；基于目标相移量确定相移干涉图像中携带的待测物体带有包裹的相位信息，并对带有包裹的相位信息进行解包裹处理。本发明专利技术能够提高相移量提取的精度以及提高相位恢复的精度，减小误差。

【技术实现步骤摘要】
一种提高相位精度的方法及装置
本专利技术涉及光学探测
，尤其涉及一种提高相位精度的方法及装置。
技术介绍
相移干涉术(PSI)是一种高精度的相位测量技术，广泛应用于光学元件表面检测，形变检测，数字全息等领域。一般而言，至少需要三幅相移干涉图像才能由相移算法恢复出相位。目前，对于相移干涉图像的相移量提取与相位恢复问题，一方面围绕着从多幅未知相移量的干涉图像直接恢复相位做深入研究。另一方面是从多幅未知相移量的干涉图像中先提取干涉图像之间的相移量，之后再确定待测物体的相位。其中，可以运用三步相移算法，四步相移算法，N步相移算法等在相移量已知的情况下恢复待测物体的相位。但目前通过从相移干涉图像中提取相移量并恢复相位的方法，存在如下的缺陷：采用相移量提取算法对干涉图像进行相移量提取时，相移量提取的误差较大，并且恢复的待测物体的相位误差也较大。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供一种提高相位精度的方法及装置，以解决现有技术中相移量提取精度以及相位恢复精度低的技术问题。第一方面，本专利技术实施例提供了一种提高相位精度的方法，包括：获取由参考光束和穿过待测物体的探测光束形成的预设数量的相移干涉图像；对所述相移干涉图像进行差分处理，获取差分相移干涉图像；对所述差分相移干涉图像进行归一化处理，获取归一化的差分相移干涉图像；将归一化的差分相移干涉图像中设定区域内的数据进行清零，并基于清零后的图像确定目标相移量，其中，所述目标相移量为在经差分处理的相移干涉图像中，任意两个相移量不为0的相移干涉图像之间的相位差；基于所述目标相移量确定所述相移干涉图像中携带的待测物体带有包裹的相位信息，并对带有包裹的相位信息进行解包裹处理。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种提高相位精度的装置，包括：相移干涉图像获取模块，用于获取由参考光束和穿过待测物体的探测光束形成的预设数量的相移干涉图像；差分处理模块，用于对所述相移干涉图像进行差分处理，获取差分相移干涉图像；归一化处理模块，用于对所述差分相移干涉图像进行归一化处理，获取归一化的差分相移干涉图像；目标相移量确定模块，用于将归一化的差分相移干涉图像中设定区域内的数据进行清零，并基于清零后的图像确定目标相移量，其中，所述目标相移量为在经差分处理的相移干涉图像中，任意两个相移量不为0的相移干涉图像之间的相位差；相位确定模块，用于基于所述目标相移量确定所述相移干涉图像中携带的待测物体带有包裹的相位信息，并对带有包裹的相位信息进行解包裹处理。本专利技术实施例提供的技术方案，通过在相移量提取过程中，将归一化的差分相移干涉图像中设定区域内的数据进行清零，并基于清零后的图像确定相移目标相移量，并基于目标相移量确定待测物体的相位；能够提高相移量提取的精度以及提高相位恢复的精度，减小误差。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1是本专利技术实施例提供的一种提高相位精度的方法流程图；图2a是本专利技术实施例提供的一条直条纹相移干涉图像；图2b是采用传统的未清零方法获得的图2a中待测物体带有包裹的相位图；图2c是图2b解包后的相位图；图2d是采用未清零方法获得的直条纹相移干涉图像相位恢复的误差图；图3a是本专利技术实施例提供的圆环相移干涉图像；图3b是采用传统的未清零方法获得的图3a中待测物体带有包裹的相位图；图3c是图3b解包后的相位图；图3d是通过未清零方法获得的圆环相移干涉图像的相位恢复误差图；图4a是本专利技术实施例提供的另一条直条纹相移干涉图像；图4b是第一幅归一化且清零的直条纹差分相移干涉图像；图4c是第二幅归一化且清零的直条纹差分相移干涉图像；图4d是通过图4b和图4c获得的待测物体带有包裹的相位图；图4e是图4d解包后的相位图；图4f是通过清零的方法获得的直条纹相移干涉图像的相位恢复误差图；图5a是本专利技术实施例提供的另一条圆环相移干涉图像；图5b是第一幅归一化且清零的圆环差分相移干涉图像；图5c是第二幅归一化且清零的圆环差分相移干涉图像；图5d是通过图5b和图5c获得的待测物体带有包裹的相位图；图5e是是图5d解包后的相位图；图5f是通过清零的方法获得的圆环相移干涉图像的相位恢复误差图；图6是本专利技术实施例提供的一种提高相位精度的装置的结构框图；图7是本专利技术实施例提供的相移干涉图像采集装置的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部内容。实施例一图1是本专利技术实施例一提供的一种提高相位精度的方法流程图，如图1所示，本实施例提供的技术方案具体如下：S110：获取由参考光束和穿过待测物体的探测光束形成的预设数量的相移干涉图像。在本实施例中，预设数量可以是100幅、50幅，还可以是其他数量，可以根据需要进行选择。相移干涉图像可以由干涉图像采集装置进行采集，其中，每两幅相移干涉图像之间的相移量可以相同，或者也可以不相同。相移干涉图像能够反映待测物体的相位信息，且待测物体的相位信息能够反映待测物体的形貌等属性。在本实施例中，可选的，相移干涉图像为圆环干涉图像；并且相移干涉图像也可以是直条纹相移干涉图像。针对相移干涉图像，第n幅相移干涉图像中第k个像素点的光强可以表示为：其中，In,k为第n幅相移干涉图像中第k个像素点的光强值；ak为相移干涉图像的背景，bk为调制振幅，为待测物体的相位，且每一幅相移干涉图像中待测物体的相位相同；K为第n幅相移干涉图像中像素点的个数；N为相移干涉图像的相移步数；当相移步数为N时，可以获取N幅相移干涉图像。θn为第n幅相移干涉图像的相移量，当n＝1时，θn＝0，即第一幅相移干涉图像的相移量为0。S120：对所述相移干涉图像进行差分处理，获取差分相移干涉图像。在本实施例中，可选的，采用三步相位解调算法，对相移干涉图像进行差分处理。示例性的，对所述相移干涉图像进行差分处理，获取差分相移干涉图像，包括：从预设数量的相移干涉图像中选取三幅相移干涉图像；将选取的第一幅相移干涉图像分别与第二幅相移干涉图像和第三幅相移干涉图像进行相减处理，获取第一幅差分相移干涉图像和第二幅差分相移干涉图像，其中选取的第一幅相移干涉图像的相移量为0。具体的，从预设数量的相移干涉图像中选取第一幅相移干涉图像，第m幅相移干涉图像和第n幅相移干涉图像。采用第一幅相移干涉图像分别与第m幅相移干涉图像、第n幅相移干涉图像进行相减操作，其中，m和n不相等。在本实施例中，可选的，从预设数量的相移干涉图像中选取第一幅相移干涉图像，第二幅相移干涉图像和第三幅相移干涉图像，将第一幅相移干涉图像分别与第二幅相移干涉图像、第三幅相移干涉图像进行相减，得到两幅差分相移干涉图像。两幅差分相移干涉图像可表示为：其中，D1,k为第一幅差分相移干涉图像中第k个像素点的光强值；D2,k为第二幅差分相移干涉图像中k个像素点的光强值。I1,k为第一幅相移干涉图像中第k个像素点的光强值；I2,k为第二幅相移干涉图像中第k个像素点的光强值；I3,k为第三幅相移干涉图像中第k个像素点的光强值；θ2为第二幅相移干涉图像的相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高相位精度的方法，其特征在于，包括：获取由参考光束和穿过待测物体的探测光束形成的预设数量的相移干涉图像；对所述相移干涉图像进行差分处理，获取差分相移干涉图像；对所述差分相移干涉图像进行归一化处理，获取归一化的差分相移干涉图像；将归一化的差分相移干涉图像中设定区域内的数据进行清零，并基于清零后的图像确定目标相移量，其中，所述目标相移量为在经差分处理的相移干涉图像中，任意两个相移量不为0的相移干涉图像之间的相位差；基于所述目标相移量确定所述相移干涉图像中携带的待测物体带有包裹的相位信息，并对带有包裹的相位信息进行解包裹处理。

【技术特征摘要】
1.一种提高相位精度的方法，其特征在于，包括：获取由参考光束和穿过待测物体的探测光束形成的预设数量的相移干涉图像；对所述相移干涉图像进行差分处理，获取差分相移干涉图像；对所述差分相移干涉图像进行归一化处理，获取归一化的差分相移干涉图像；将归一化的差分相移干涉图像中设定区域内的数据进行清零，并基于清零后的图像确定目标相移量，其中，所述目标相移量为在经差分处理的相移干涉图像中，任意两个相移量不为0的相移干涉图像之间的相位差；基于所述目标相移量确定所述相移干涉图像中携带的待测物体带有包裹的相位信息，并对带有包裹的相位信息进行解包裹处理。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述相移干涉图像为圆环干涉图像，且所述设定区域覆盖归一化的差分相移干涉图像的中心圆环所在的区域。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述相移干涉图像进行差分处理，获取差分相移干涉图像，包括：从预设数量的相移干涉图像中选取三幅相移干涉图像；将选取的第一幅相移干涉图像分别与第二幅相移干涉图像和第三幅相移干涉图像进行相减处理，获取第一幅差分相移干涉图像和第二幅差分相移干涉图像；其中，第一幅相移干涉图像的相移量为0。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于清零后的图像确定目标相移量，包括：基于如下的公式确定目标相移量：其中Δ为所述目标相移量的1/2，且为第三幅相移干涉图像和第二幅相移干涉图像之间相位差的1/2；E′1,k为第一幅归一化且清零的差分相移干涉图中第k个像素点的光强值；E′2,k为第二幅归一化且清零的差分相移干涉图中第k个像素点的光强值。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述相移量确定所述相移干涉图像中携带的待测物体带有包裹的相位信息，包括：基于如下的公式确定所述相移干涉图像中携带的待测物体带有包裹的相位信息：其中，Φk为待测物体带有包裹的相位信息，Δ为所述目标相移量1/2，且为第三幅相移干涉图像和第二幅相移干涉图像之间相位差的1/2；E1,k为第一幅差分相移干涉图中第k个像素点的光强值；E2,k为第二幅差分相移干涉图中第k个像素点的光强值。6.一种提高相位精度的装置，其特征在于，包括：相移干涉图像获取模块，用于获取由参考光束和穿过待测物体的探测光束形成的预设数量的相移干涉图像；差分处理模块，用于对所述相移干涉图像进行差分处理，获取差分相移干涉图像；归一化处理模块，用于对所述差分相移干涉图像进行归一化处理，获取归一化的差分相移干涉图像；目标相移量确定模块，用于将归一化的差分相移干涉图像中设定区域内的数据进行清零，并基于清零后的图像确定目标相移量，其中，所述目标相移量为在经差分处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：王恺，邓建，郝俊杰，徐冰，孙小卫，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：广东,44