一种基于离散小波变换的光学平板波前的降噪方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于离散小波变换的光学平板波前的降噪方法和装置，所述方法包括对含噪波前位相W

A denoising method and device of optical plate wavefront based on DWT

【技术实现步骤摘要】
一种基于离散小波变换的光学平板波前的降噪方法和装置
本专利技术涉及光学检测
，更具体的说是涉及一种基于离散小波变换的光学平板波前的降噪方法和装置。
技术介绍
光学平板在各类复杂光学系统中有着广泛的应用，透、反射波前是衡量高精度光学平板元件性能的重要离线参数。目前，该参数通常采用干涉技术完成定量测量，平板波前质量高、平行度精度好的情况，在干涉检测时，一般存在由多次反射引起的寄生干涉现象，该现象会在测试结果中引入周期性的噪声位相，为提高测量结果的置信度与可用性，必须对噪声位相进行降噪处理。针对这一问题，ChiayuAi与JamesC.Wyant提出了匹配腔角压制寄生干涉场光强的调整方法，ChiayuAi等提出了采用短相干激光器的干涉方法，LeslieL.Deck提出了采用可控波长移相激光器的傅里叶谱干涉分析方法，徐建程等提出了类似的傅里叶频谱分析方法，在测量反射波前时，也可通过在平板背面涂抹凡士林抑制寄生干涉。但是，上述方法或引入特殊调整步骤，或需要额外硬件，或存在污染风险，实用中均存在各自局限性。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种基于离散小波变换的光学平板波前的降噪方法和装置，不需要额外硬件，不增加特殊调整步骤，可有效滤除高精度平板干涉测量时寄生干涉现象引入的噪声位相。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于离散小波变换的光学平板波前的降噪方法，包括：S1：对含噪波前位相Wo进行预处理，得到扩展矩阵W；S2：对扩展矩阵W进行二维离散小波分解，得到系数向量Co；S3：基于滤除层序号数N对系数向量Co进行阈值降噪，得到降噪后的系数向量Ct；S4：基于降噪后的系数向量Ct进行二维离散小波重构，得到降噪后扩展矩阵W'；S5：对降噪后扩展矩阵W'进行后处理，得到降噪后波前位相Wt。优选的，步骤S1具体包括：对含噪波前位相Wo进行复制，得到W1～W8；相对Wo分别平移W1～W8，使噪声位相特征连续，取互不交叠部分，得到填充矩阵W1_u～W8_u；将填充矩阵W1_u～W8_u与Wo拼接，得到Wo'；旋转Wo'，使噪声位相方向角α满足|α-90|<10°，得到Wo"；以Wo"最大内接矩形为掩模板，取掩模板内数据，得到扩展矩阵W。优选的，在步骤S1和步骤S2之间还包括确定小波分解参数的步骤，具体包括：选取小波基：选取近似中心周期Tw不小于T/10的小波基；确定小波分解层数：小波分解层数M为大于log2(n/T)+1的最小整数；确定滤除层序号数：滤除层序号数N分别为大于log2(T/Tw)的最小整数和小于log2(T/Tw)的最大整数，且滤除方向与噪声位相特征方向相同；其中，T为噪声特征周期，n为扩展矩阵W的列数。优选的，步骤S5具体包括：对降噪后扩展矩阵W'进行反旋转，得到W”；对W”适配掩模板，得到降噪后的波前位相Wt。一种基于离散小波变换的光学平板波前的降噪装置，包括：预处理模块，用于对含噪波前位相Wo进行预处理，得到扩展矩阵W；分解模块，用于对扩展矩阵W进行二维离散小波分解，得到系数向量Co；降噪模块，用于基于滤除层序号数N对系数向量Co进行阈值降噪，得到降噪后的系数向量Ct；重构模块，用于基于降噪后的系数向量Ct进行二维离散小波重构，得到降噪后扩展矩阵W'；后处理模块，用于对降噪后扩展矩阵W'进行后处理，得到降噪后波前位相Wt。优选的，所述预处理模块具体包括：复制单元，用于对含噪波前位相Wo进行复制，得到W1～W8；填充单元，用于相对Wo分别平移W1～W8，使噪声位相特征连续，取互不交叠部分，得到填充矩阵W1_u～W8_u；拼接单元，用于将填充矩阵W1_u～W8_u与Wo拼接，得到Wo'；旋转单元，用于旋转Wo'，使噪声位相方向角α满足|α-90|<10°，得到Wo"；第一掩模板单元，用于以Wo"最大内接矩形为掩模板，取掩模板内数据，得到扩展矩阵W。优选的，还包括参数确定模块，具体包括：小波基选取单元，用于选取近似中心周期Tw不小于T/10的小波基；分解层数确定单元，用于确定小波分解层数M，M为大于log2(n/T)+1的最小整数；滤除层序号数确定单元，用于确定滤除层序号数N，滤除层序号数N分别为大于log2(T/Tw)的最小整数和小于log2(T/Tw)的最大整数，且滤除方向与噪声位相特征方向相同；其中，T为噪声特征周期，n为扩展矩阵W的列数。优选的，后处理模块具体包括：反旋转单元，用于对降噪后扩展矩阵W'进行反旋转，得到W”；第二掩模板单元对W”适配掩模板，得到降噪后的波前位相Wt。经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了一种基于离散小波变换的光学平板波前的降噪方法和装置，直接对含噪波前测量结果进行处理，不需要额外硬件，不增加特殊调整步骤，可有效滤除高精度平板干涉测量时寄生干涉现象引入的噪声位相。应用本专利技术提供的降噪方法可显著提升普通干涉仪测量高精度平板的能力，提高高精度平板波前测量结果的置信度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的一种基于离散小波变换的光学平板波前的降噪方法的流程图；图2为典型含噪波前位相矩阵Wo的分布示意图；图3为预处理流程图；图4(a)为Wo与Wn平移完成前示意图；图4(b)为Wo与Wn平移完成后示意图；图4(c)为Wo与Wn_u示意图；图5(a)为Wo'的示意图；图5(b)为Wo"的示意图；图5(c)为W的示意图；图6为二维离散小波分解示意图；图7为系数向量的数据结构示意图；图8为后处理的流程图；图9为高精度平板透射波前测量存在寄生干涉现象时的典型干涉图；图10a为对角方向1～6阶细节系数(D1～D6)矩阵化后分布；图10b为水平方向1～6阶细节系数(H1～H6)矩阵化后分布；图10c为竖直方向1～6阶细节系数(V1～V6)矩阵化后分布；图11(a)为低频系数矩阵化后分布示意图；图11(b)为降噪前噪声分布示意图；图11(c)为降噪后噪声分布示意图；图11(d)为噪声扣除量分布示意图；图12为实验结果对比图；图13a为对角方向1～4阶细节系数(D1～D4)矩阵化后分布；图13b为水平方向1～4阶细节系数(H1～H4)矩阵化后分布；图13c为竖直方向1～4阶细节系数(V1～V4)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于离散小波变换的光学平板波前的降噪方法，其特征在于，包括：/nS1：对含噪波前位相W

【技术特征摘要】
1.一种基于离散小波变换的光学平板波前的降噪方法，其特征在于，包括：
S1：对含噪波前位相Wo进行预处理，得到扩展矩阵W；
S2：对扩展矩阵W进行二维离散小波分解，得到系数向量Co；
S3：基于滤除层序号数N对系数向量Co进行阈值降噪，得到降噪后的系数向量Ct；
S4：基于降噪后的系数向量Ct进行二维离散小波重构，得到降噪后扩展矩阵W'；
S5：对降噪后扩展矩阵W'进行后处理，得到降噪后波前位相Wt。


2.根据权利要求1所述的一种基于离散小波变换的光学平板波前的降噪方法，其特征在于，步骤S1具体包括：
对含噪波前位相Wo进行复制，得到W1～W8；
相对Wo分别平移W1～W8，使噪声位相特征连续，取互不交叠部分，得到填充矩阵W1_u～W8_u；
将填充矩阵W1_u～W8_u与Wo拼接，得到Wo'；
旋转Wo'，使噪声位相方向角α满足|α-90|<10°，得到Wo"；
以Wo"最大内接矩形为掩模板，取掩模板内数据，得到扩展矩阵W。


3.根据权利要求2所述的一种基于离散小波变换的光学平板波前的降噪方法，其特征在于，在步骤S1和步骤S2之间还包括确定小波分解参数的步骤，具体包括：
选取小波基：选取近似中心周期Tw不小于T/10的小波基；
确定小波分解层数：小波分解层数M为大于log2(n/T)+1的最小整数；
确定滤除层序号数：滤除层序号数N分别为大于log2(T/Tw)的最小整数和小于log2(T/Tw)的最大整数，且滤除方向与噪声位相特征方向相同；
其中，T为噪声特征周期，n为扩展矩阵W的列数。


4.根据权利要求3所述的一种基于离散小波变换的光学平板波前的降噪方法，其特征在于，步骤S5具体包括：
对降噪后扩展矩阵W'进行反旋转，得到W”；
对W”适配掩模板，得到降噪后的波前位相Wt。


5.一种基于离散小波变换的光学平板波前的降噪装置，其特征在于，包括：

【专利技术属性】
技术研发人员：徐凯源，柴立群，刘昂，何宇航，陈宁，李强，高波，魏小红，万道明，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：发明
国别省市：四川;51