專(zhuān)利名稱(chēng)：一種抗擾動(dòng)的時(shí)頻域波前檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種抗擾動(dòng)的時(shí)頻域波前檢測(cè)方法，屬于光學(xué)測(cè)量領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
移相干涉測(cè)量技術(shù)已經(jīng)被越來(lái)越多的應(yīng)用于光學(xué)元件面形測(cè)量及系統(tǒng)波像差的 測(cè)量中。其原理是通過(guò)一定手段在干涉儀的兩相干光程間引入有序的相移，在此過(guò)程中計(jì) 算機(jī)對(duì)干涉圖進(jìn)行采樣，將光強(qiáng)數(shù)字化后存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，然后按照一定的數(shù)學(xué)模型根據(jù) 光強(qiáng)的變化計(jì)算出相應(yīng)的相位分布。移相過(guò)程中兩相干光束形成的干涉場(chǎng)的光強(qiáng)分布可表 示為
權(quán)利要求
一種抗擾動(dòng)的時(shí)頻域波前檢測(cè)方法，具體實(shí)現(xiàn)步驟如下1)采集一系列的干涉圖以大于f0二倍的采樣頻率fs采集一系列分辨率相同的干涉圖并順序存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中；此時(shí)每張干涉圖中任意相同位置的像素點(diǎn)(x，y)上的光強(qiáng)值組成一個(gè)時(shí)序的光強(qiáng)序列，通過(guò)下式表示其中，I0是光強(qiáng)均值，V是對(duì)比度，f0是移相速率的線性部分，tn是采樣時(shí)間序列，是干涉圖中坐標(biāo)(x，y)處被測(cè)的初始相位，δ(x，y，tn)是環(huán)境振動(dòng)和移相非線性引起的相位畸變，δr(x，y，tn)是隨機(jī)擾動(dòng)引起的相位畸變的等效值，隨機(jī)擾動(dòng)包括CCD隨機(jī)噪聲和氣流擾動(dòng)等因素；同時(shí)，建立一個(gè)與干涉圖同維數(shù)的空白矩陣，用以保存第6)步計(jì)算所得到的各像素點(diǎn)上初始相位的計(jì)算值；2)減去光強(qiáng)均值選取第1)步得到的每張干涉圖中任意一個(gè)相同位置的像素點(diǎn)(x0，y0)，將該像素點(diǎn)上的光強(qiáng)序列減去該序列的均值以去除傅里葉變換后頻譜中的零頻成分，得到的新序列記為S(x0，y0，tn)，可用下式表示3)光強(qiáng)序列的快速傅里葉變換對(duì)于第2)步得到的減均值處理后的光強(qiáng)序列作快速傅里葉變換，得到減均值處理后的光強(qiáng)序列的頻譜序列；4)濾波和移頻采用寬度為0～fs/2的矩形窗對(duì)第3)步得到的頻譜序列進(jìn)行寬帶濾波，將頻譜序列的整個(gè)正半軸部分濾出；濾波后，對(duì)濾出的頻譜序列沿頻率坐標(biāo)軸移頻 f0得到新的頻譜序列；5)快速傅里葉逆變換和提取相位統(tǒng)計(jì)序列對(duì)第4)步得到的頻譜序列作快速傅里葉逆變換，再對(duì)結(jié)果求對(duì)數(shù)，提取結(jié)果的虛部并解包裹后得到一個(gè)時(shí)序的相位統(tǒng)計(jì)序列Φ(x0，y0，tn)，通過(guò)下式表示6)線性擬合并取出結(jié)果的第一個(gè)數(shù)存入矩陣對(duì)第5)步得到的相位統(tǒng)計(jì)序列Φ(x0，y0，tn)作線性擬合，過(guò)程如下式表示(8)其中，N為干涉圖幀數(shù)，將tn＝0時(shí)的即擬合所得序列的第一個(gè)值存入第1)步建立的矩陣中(x0，y0)處，作為當(dāng)前坐標(biāo)(x0，y0)處初始相位的計(jì)算值，此時(shí)斜率項(xiàng)Δftn被自動(dòng)消除；該計(jì)算值可用下式表示7)空域解包裹重建波前圖選取其他像素點(diǎn)(x′，y′)上的光強(qiáng)序列，重復(fù)第2)步到第6)步的操作，直到得到所有像素點(diǎn)的初始相位計(jì)算值并將其存入矩陣中與選取像素點(diǎn)相同的坐標(biāo)位置，最終得到一個(gè)帶有包裹的相位分布矩陣；對(duì)得到的矩陣經(jīng)空域解包裹重建波前原始相位的分布。FSA00000253571200011.tif,FSA00000253571200012.tif,FSA00000253571200013.tif,FSA00000253571200014.tif,FSA00000253571200021.tif,FSA00000253571200022.tif,FSA00000253571200023.tif,FSA00000253571200024.tif,FSA00000253571200025.tif,FSA00000253571200026.tif
全文摘要
本發(fā)明涉及一種抗擾動(dòng)的時(shí)頻域波前檢測(cè)方法，屬于光學(xué)測(cè)量領(lǐng)域。本發(fā)明首先采集一系列干涉圖，將每張干涉圖中任意一個(gè)相同位置的像素點(diǎn)的光強(qiáng)序列減去該序列的均值后，作快速傅里葉變換，再進(jìn)行寬帶濾波移頻，然后對(duì)得到頻譜序列作快速傅里葉逆變換，并對(duì)結(jié)果求對(duì)數(shù)，提取結(jié)果的虛部并解包裹后得到一個(gè)時(shí)序的相位統(tǒng)計(jì)序列；再然后對(duì)得到的相位統(tǒng)計(jì)序列作線性擬合，將擬合所得序列的第一個(gè)值存入矩陣中，作為該像素點(diǎn)初始相位的計(jì)算值；最后，重復(fù)上述操作，將其他像素點(diǎn)的初始相位計(jì)算值均存入矩陣后，再經(jīng)空域解包裹重建波前原始相位的分布。本發(fā)明的方法簡(jiǎn)便易行，免受環(huán)境振動(dòng)的影響，具有很好的抗擾動(dòng)效果。
文檔編號(hào)G01B11/24GK101968383SQ20101027021
公開(kāi)日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2010年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月2日
發(fā)明者朱秋東, 王明, 郝群 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)