【技术实现步骤摘要】
一种基于倾斜平面高精度提取的抗振动干涉测量方法
本专利技术属于光学检测领域,特别涉及一种基于倾斜平面高精度提取的抗振动干涉测量方法。
技术介绍
移相干涉测量技术PSI(Phase-shiftinginterferometry)由于具有高精度的优点,因此被广泛应用于光学元件面形测量领域。为保证PSI的测量精度,在移相过程中必须确保移相量为预设的常量。然而在实际测量中,外部环境和机电结构的振动会导致移相量产生随机误差,造成同一帧干涉图内各像素点处的移相值不一样,使得测量结果精度下降。为了解决振动带来的问题,国内外学者提出了一些处理倾斜误差的相位提取算法,主要分为迭代法、空间载波法和时域信号分析法。迭代法效率较低,且一般需要对初始移相量进行预估,对于倾斜移相的非线性解耦合,现有算法存在误差较大或优化速度慢等不足;空间载波法基于空间载波干涉图检测移相量,然而引入较大的空间载波将引起一定的系统误差,测量前需对其系统误差进行校正,在复杂波面情况下可能会导致算法失败;时域信号分析法需要大量干涉图,其抗振性能取决于移相速度,对硬件要求较高,且测量时间较长可能会引入新的误差源。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于倾斜平面高精度提取的抗振动干涉测量方法。实现本专利技术目的的技术解决方案为:一种基于倾斜平面高精度提取的抗振动干涉测量方法,所述方法包括以下步骤:步骤1,对振动环境下采集的干涉图进行Fourier变换,并在频域中提取+1级峰值坐标;步骤2,以步骤1得到的峰值坐标为 ...
【技术保护点】
1.一种基于倾斜平面高精度提取的抗振动干涉测量方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:/n步骤1,对振动环境下采集的干涉图进行Fourier变换,并在频域中提取+1级峰值坐标;/n步骤2,以步骤1得到的峰值坐标为中心,细化其周围频谱数据,获得新的峰值坐标,重复该过程直至获得亚像素精度峰值坐标;/n步骤3,利用所述亚像素精度峰值坐标求解倾斜相位平面;/n步骤4,利用最小二乘法求解最终相位分布信息。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于倾斜平面高精度提取的抗振动干涉测量方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
步骤1,对振动环境下采集的干涉图进行Fourier变换,并在频域中提取+1级峰值坐标;
步骤2,以步骤1得到的峰值坐标为中心,细化其周围频谱数据,获得新的峰值坐标,重复该过程直至获得亚像素精度峰值坐标;
步骤3,利用所述亚像素精度峰值坐标求解倾斜相位平面;
步骤4,利用最小二乘法求解最终相位分布信息。
2.根据权利要求1所述的基于倾斜平面高精度提取的抗振动干涉测量方法,其特征在于,步骤1所述对振动环境下采集的干涉图进行Fourier变换,并在频域中提取+1级峰值坐标,具体包括:
步骤1-1,对于振动环境下采集的干涉图,其光强表达式为:
In(x,y)=a(x,y)+b(x,y)cos(φ(x,y)+pn(x,y)),n=1,2,...N
式中,a(x,y)为背景强度,b(x,y)为调制幅度,φ(x,y)为待测相位,pn(x,y)为振动倾斜相位平面;
对干涉图In(x,y)进行Fourier变换获得频谱F(u,v):
式中,A(u,v)为干涉图背景光强频谱,为-1级旁瓣,为+1级旁瓣,C为c(x,y)的Fourier变换,φn(x,y)表示第n帧干涉图的待测相位,C*为C的共轭,fx和fy为频谱正负一级峰值坐标,kn为第n幅干涉图载频系数;
步骤1-2,从F(u,v)中滤除干涉图背景光强频谱A(u,v),并取正频率部分获得频谱F′(u,v),提取F′(u,v)的峰值坐标(fx,fy):
3.根据权利要求1或2所述的基于倾斜平面高精度提取的抗振动干涉测量方法,其特征在于,步骤2所述以步骤1得到的峰值坐标为中心,细化其周围频谱数据,获得新的峰值坐标,重复该过程直至获得亚像素精度峰值坐标,具体过程包括:
步骤2-1,令r=1,进行第一次迭代;
步骤2-2,对干涉图I(X,Y)进行补零延拓,以使整个矩阵的横向和纵向长度都变为原来的K倍,获得新的矩阵I(X′,Y′):
式中,X′=[0,1,...,KM-1]T,Y′=[0,1,...KN-1]T,M、N分别为干涉图在x、y方向的像素数;K=10r,r为正整数;
步骤2-3,对I(...
【专利技术属性】
技术研发人员:李建欣,卢文倩,段明亮,宗毅,许逸轩,
申请(专利权)人:南京理工大学,
类型:发明
国别省市:江苏;32
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