相移阴影莫尔基于迭代LSM拟合

相移阴影莫尔技术相位高度存在着非线性关系,无法在全场获得均匀相移,因而致使经典的相移算法不能得到精确解.对此,提出了一种基于最小方差迭代的相移阴影莫尔技术,该技术通过垂直光栅面等间距移动光栅来产生相移,但光栅移动距离可不采用固定值,所以相移过程灵活;使用在高度解调过程中确定的逐点相移增量来抽取精确的测量相位,实现了相移...     

相移阴影莫尔条纹正交化解调技术

提出一种基于克莱姆正则化分析法的三帧自标定相移阴影莫尔三维轮廓技术.该技术首先采用移动光栅的方法获得相移条纹图,然后通过不同帧相移条纹图相减去除条纹图背景,进而结合克莱姆正交化法和最小二乘法,发展了一种相位解调方法,提取了测量相位.以五步Harlharan算法为参考,用不同算法对同一物体表面进行测量.结果表明,相对于典型的三步相移法和主量分析方法,提出的方法测量得到的相位误差最小(0.5rad),且简化了测量过程.     

二帧变换光源阴影莫尔技术研究

为了快速测量物体表面三维轮廓,提出一种变换光源位置的相移阴影莫尔技术.该方法通过控制两个光源的亮灭,将相移引入测量视场.使用二维经验模式分解法对条纹图进行正则化,结合螺旋相位变换方法和二帧相移算法对测量高度进行估计,利用发展的迭代自调算法提取精确测量相位.计算机仿真和光学实验结果表明,该方法的解调准确度优于现有的二帧相移解调算法,同时,由于消除了测量过程中必要的机械运动,只需要二帧条纹图进行相位解调,节约了测量时间.     

自动的阴影莫尔轮廓术

把相移技术用于阴影莫尔条纵分析，从克服了传统的阴影莫尔轮廓术无法判断被测物体表面的凹凸以及测量精度低等缺点；介绍了产生相移的方法，并分析了相移误差，最后对实物进行了测量，给出了实验结果。     

基于迭代优化的两帧随机相移干涉术

提出了一种由粗及精的无需预滤波的两帧先进迭代随机相移技术。基于最小化残差背景，首先利用采集条纹图的相关运算，在近似正交条件下估计相移和相位；然后利用这些求解过程中的中间参数在空域由条纹图数据估计相移和背景；最后，迭代上述过程直至收敛到预定义的精度，从而实现相位的精确求解。针对条纹图空域背景和振幅变化问题，利用条纹图子图降低背景空域变化对背景和相移估计的影响，并减小运算量。与现有的方法相比，本文方法由于提供了正确的初值，具有收敛快、计算快的特点。本文方法简单可靠，是一种实用的两帧相移干涉方法。     

任意相移阴影叠栅相位解调技术的研究

结合时域和频域干涉图分析方法,提出一种任意相移阴影叠栅条纹图相位解调技术,降低了干涉图在采样过程中对相移量的严格标定要求,补偿了相移阴影叠栅技术固有的相移不匀误差。使用空域技术确定采样干涉图的正交信号,进而得到了采样干涉图的相移量,然后运用任意相移相位提取算法搜索测量相位信息。实验证明此方法简单方便、求解迅速,且优于典型的相移算法,其测量误差的标准差不超过3×10-3 mm,该方法为提高相移阴影叠栅技术的测量精度提供了有效手段。     

一种采用快速半导体线光源的阴影莫尔测量方法

物体三维轮廓、形变、振动、位移等参量的光电测量方法,以其非接触、高精度、高灵敏度以及易于实现自动测量等优点,而被广泛地应用。本文设计并实现了一种快速半导体线光源,提出了一种快速变光源阴影莫尔物体轮廓测量法,大大提高了阴影莫尔测量的速度和精度,实现了非接触、无机械运动、无运行噪声、全光电测量的IC形变测量与分析系统。该系统的3σ重复精度为10μm。     

阴影叠栅相移非线性误差补偿算法研究

相移阴影叠栅干涉场的相位(高度)存在非线性关系,而传统的相移阴影叠栅技术往往忽略了相位与高度的非线性关系,从而在测量系统中引入测量误差。对此提出了一种基于迭代相位解调自调算法相移阴影叠栅技术,该方法利用最小二乘技术获得相移量估算值,利用该估算值通过迭代算法消除相移阴影叠栅的全场相位误差,从而得到正确的相位分布。模拟计算表明该方法可以有效解决相移不均产生的相位测量误差问题,且可实现光栅移动量的精确估算,其误差不超过3.4%。对比实验进一步说明了所提出方法的正确性和优越性。     

一种变频相移干涉测量的相位提取算法

相位提取的精度直接影响相移干涉测量的精度。在变频相移干涉测量中,相移量由干涉腔长和波长变化量决定,必须对测试系统进行相位标定,但常因相位标定不精确而引入相移误差,影响相位提取的精度。运用一种基于迭代的相位求解算法,该算法无需对测试系统进行相位标定,可以在被测相位和相移量均未知的情况下,通过交替迭代法求解出被测相位。通过仿真比较了传统四步相移和基于迭代的相位求解算法的相位提取精度,结果表明,基于迭代的相位求解算法的相位提取精度优于传统四步相移算法的精度。     

基于自调谐相移干涉算法的相移误差分析

相移干涉技术由于其测量精度高的特点被广泛应用于波面检测干涉仪中。相移误差为测量过程中主要误差来源。基于一种自调谐相移干涉算法,研究在标定误差和随机相移误差下,算法的波前相位还原精度。对于标定误差,算法能精确地求解出实际相移步长,从而极大地提高了相位还原精度。与经典五步Hariharan算法对比,仿真结果表明,该算法的相位还原PV(峰谷)、RMS(均方根)误差响应更低,其PV误差响应远低于10^-3λ(λ为光源中心波长),而Hariharan算法在10^-3λ量级。基于自调谐算法在标定误差时的相位求解过程,扩展该算法以更适用于随机相移误差。在相同20%随机相移误差范围内,与Hariharan算法计算结果偏差的绝对值接近10^-9λ,能达到较高还原精度。将该自调谐算法运用在干涉仪测量光学元件表面形貌实验中,实验结果表明,与Hariharan算法相比,自调谐算法在仅存在标定误差时,能较明显地抑制纹波误差,两者计算面形PV存在偏差。在较小振动环境下,两种算法计算得到的相位面形分布高度一致。     

Phase determination in holographic Moiré in presence of nonsinusoidal waveforms and random noise

This paper proposes a subspace parameter estimation method which besides allowing for accommodating multiple PZTs in an optical interferometer permits for extracting in real time values of phase shifts between data frames at each pixel point. The technique enables to freely choose values of phase shifts between 0 and π. A generalized phase measurement algorithm allows for computing multiple phase information present in the interferometer. The method facilitates the use of spherical beams, addresses errors arising from the miscalibration of the phase shifting devices, and is capable of handling nonsinusoidal waveforms in an effective manner. Numerical simulations demonstrate that phase distributions can be measured with high accuracy even in the presence of noise.     

Shadow Moiré method for the determination of the source position in three-dimensional shearography

Shearography is a full-field non-contact optical technique used for characterisation of surface strain. In a multi-component system, the displacement derivative components are measured using a number of illumination positions. These components are then transformed into a three-dimensional coordinate system, using a knowledge of the source positions. This process is highly sensitive to errors in the knowledge of the source position. Shadow Moiré, with either linear or circular gratings, can be used to measure angle of illumination, with the measurement sensitivity and accuracy variable by changing the grating pitch. Circular gratings have a measurement range determined by multiple fringe analysis and linear gratings have a different measurement range determined by sub-fringe analysis. In this paper vertical linear, horizontal linear and circular gratings are combined to extend the measurement range and the accuracy of the measurement of the source position in two directions. Using this method the source position was measured to an accuracy of ±3%.     

一种相位提取算法误差特性的分析

设计了一种新的相位提取算法，根据推导的评价函数，研究了其误差特性，与传统相位提取算法做了比较分析，其频域特性有了显著提高．分析结果证明该算法对失谐误差不敏感，高阶偶数谐波误差对结果值也不敏感，具有比较优势．仿真实验结果验证了理论预期．     

基于一阶泰勒展开式的迭代最小二乘相移新算法

提出了一种新的最小二乘迭代算法 ,能有效消除因相移器存在导向误差面使相移平面倾斜从而导致的相移误差。当相移器存在的相移误差包括位移误差与倾斜误差时 ,同一幅干涉图诸像素点的相移并不同步 ,但其相移量在同一平面上。求解此平面 ,即可消除相移误差。通过求解由一阶泰勒展开式得到的线性方程组 ,避免了为求解此平面而求解非线性方程组最小二乘解的过程 ,使算法简化。利用迭代法 ,保证求解的精度。并通过数值模拟 ,验证了这种算法在消除较大的相移器倾斜及位移误差影响上具有良好的效果。     

基于LabVIEW的连续变量相位检测系统

构造了一种连续变量相位检测平台.发射端采用相位调制器产生连续的相移,接收端使用零差探测器测量光场的正则相位,选用NI的高性能数据采集卡PCI6111E控制整个系统.使用LabVIEW虚拟仪器模块化编程技术,包括PID控制、DAQmx数据采集和三角拟合,缩短系统开发时间,提高编程效率.通过琼斯矩阵理论推导和实验验证了连续变量相位检测系统的可行性,结果表明零差探测器输出电压与相位调制器输入电压成余弦关系,为连续变量量子密钥分配研究提供了一种新方法.     

激光微多普勒探测系统中降低相位噪音影响的方法研究

相干微多普勒激光雷达具有探测灵敏度高、探测信息量大等特点,特别适合于动目标探测、目标特征识别等应用.本文从线宽和探测距离两个方面讨论了模场相位随机起伏（相位噪音）对于测速准确度的影响,实验证实了相位噪音对激光微多普勒探测的影响,并探索出解决上述问题的方法——光纤补偿法.实验中,以输出波长为1.064 μm单块非平面环形腔激光器为光源,利用光纤补偿方法,并结合时频变换的算法,用外差探测的方式成功观测到了微多普勒频移,在传输距离为11 km时,系统最低探测速度达到了0.5 mm/s,速度分辨率达到了mm/s量级,频率分辨率达到了kHz量级,为微多普勒激光雷达的实际应用奠定了良好的实验基础.     

椭偏法测量云母波片相位延迟量及双折射率

为了得到云母波片的相位延迟量和双折射率随波长的变化关系,利用椭偏光谱仪连续测量了云母波片在400~770 nm光谱范围内的延迟量.在对云母波片进行校准后,测量的数据被光电探测器收集并输送到计算机,根据输出的数据可以得到云母波片的相位延迟量随波长的变化.利用测得的延迟量计算出了云母波片在一定光谱范围内的双折射率,得到了云母波片的双折射率色散曲线,并通过拟合得到了双折射率色散公式.该方法能测量任意波片的相位延迟量,并且具有测量方便、周期短、精度高等特点.     

辊型CCD检测法中轧辊轴线偏移的补偿

根据激光线阵CCD检测技术原理,提出一种快速、高准确度的轧辊辊型检测方法,阐述了系统组成与检测过程.针对辊型检测过程中易出现的轴线偏移现象,从垂直检测平面和平行检测平面两个方向采取补偿措施,有效地提高了系统检测准确度.同时检测系统对CCD信号进行处理时,采用浮动阈值法,有效降低噪音对CCD成像质量的影响,保证了系统的分辨率与检测准确度.实验证明,系统的检测准确度可达到实际生产过程中辊型检测的要求,为实现辊型在线检测的高速、高准确度、高自动化提供了一种新的研究方法.     

确定性相位掩膜可压缩双透镜成像

压缩成像是压缩传感理论的一个重要应用领域.本文将确定性测量引入压缩成像,提出一种确定性相位掩膜可压缩双透镜成像方法.模拟实验结果表明,新的成像方法可以在显著地降低物理实现成本的同时,有效地捕获图像信息来重建原始图像.此方法改变了经典的模拟-数字转换的光学成像思路,减少模数转换开销,并有利于图像的传输和存储,可以为照相机的设计提供若干理论、计算和技术支撑.