自适应统计滤波的单幅干涉条纹图相位解调研究

基于统计信号处理技术的最大后验估计原理 ,提出一种新的自适应滤波方法。该方法能有效减少干涉条纹图中的噪声 ,仅估计一幅非载波条纹图上每一点的空间频率向量的幅值和方向 ,通过解系数阵为正定阵的方程组 ,就能获得准确的条纹相位分布。通过实例说明了此方法的处理过程。     

单幅条纹图相位解调的小波分析方法

相位解调是条纹相位分析的关键问题.本文提出一种应用小波频率估计联合频率导数对变形条纹进行瞬时频率分析,从中提取参考基频,从而依靠单一变形条纹实现相位解调的方法.首先,理论上证明了当变形条纹瞬时频率空间导数等于零,该空间点的瞬时频率等于参考基频频率;其次,引入Gabor小波提取变形条纹的瞬时频率空间分布,利用变形条纹瞬时频率的空间导数分布识别提取参考基频,从而实现相位解调.利用该方法进行了三维形貌测量的实验,结果表明该方法在实现相位解调中效果良好.     

单幅条纹图相位解调的小波分析方法

相位解调是条纹相位分析的关键问题.本文提出一种应用小波频率估计联合频率导数对变形条纹进行瞬时频率分析,从中提取参考基频,从而依靠单一变形条纹实现相位解调的方法.首先,理论上证明了当变形条纹瞬时频率空间导数等于零,该空间点的瞬时频率等于参考基频频率;其次,引入Gabor小波提取变形条纹的瞬时频率空间分布,利用变形条纹瞬时频率的空间导数分布识别提取参考基频,从而实现相位解调.利用该方法进行了三维形貌测量的实验,结果表明该方法在实现相位解调中效果良好.     

基于希尔伯特变换的干涉条纹相位解调新算法

提出了一种新的应用希尔伯特变换解调干涉条纹相位的算法,可以从单幅干涉条纹图中解调出全场相位分布.在实际应用中,常借助傅里叶变换实现希尔伯特变换算法,但是会忽略负频率成分,造成相位信息的丢失.对于相位分布非单调变化的干涉条纹,提出了一种判断函数,用来计算相位信息零频率点的分布.利用相位的零频率点分布构造了一个二元模板,使用该模板对本文提出的两次希尔伯特变换法产生的包裹相位图进行修正.对修正后的包裹相位图进行解包裹处理,可以得到连续的全场相位分布.对该方法用计算机模拟进行了验证.     

基于统计滤波的单幅散斑条纹图的相位恢复技术

基于统计信号处理技术的贝叶斯（Bayes）估计原理，提出一种新的滤波方法。该方法能有效减少散斑条纹图中的噪声，而且仅用一幅散区斑条纹图就能获得准确的条纹相位分布，通过实例说明了该方法的处理过程。     

基于希尔伯特变换的干涉条纹相位解调新算法

提出了一种新的应用希尔伯特变换解调干涉条纹相位的算法,可以从单幅干涉条纹图中解调出全场相位分布.在实际应用中,常借助傅里叶变换实现希尔伯特变换算法,但是会忽略负频率成分,造成相位信息的丢失.对于相位分布非单调变化的干涉条纹,提出了一种判断函数,用来计算相位信息零频率点的分布.利用相位的零频率点分布构造了一个二元模板,使用该模板对本文提出的两次希尔伯特变换法产生的包裹相位图进行修正.对修正后的包裹相位图进行解包裹处理,可以得到连续的全场相位分布.对该方法用计算机模拟进行了验证.     

空间载频条纹相位分析法中的相位不确定性

分析了单频、双频空间载频光学条纹相位分析技术中的相位不确定性问题,提出采用两频率之比为无理数的双频载频条纹,相位可完全确定,并提出了基于两频率之比为无理数的空间载频条纹相位确定算法,给出了实验结果。     

基于低通滤波的相位掩模干涉图相位解调方法

传统的四步相移算法在分析相位掩模干涉图时存在相移值误差、分辨力降低和相干噪声等不足,从而影响了动态干涉仪的性能。为了提高相位掩模干涉图的分析精度,提出了一种基于低通滤波的相位解调方法。该方法根据相位掩模引入相位的空间频率远大于被测相位空间频率的最大值,采用低通滤波的方法提取相位信息。数值分析结果表明,该方法的精度高于传统四步相移算法。分析干涉图的信噪比,合理选择低通滤波器,可进一步提高相位解调的精度。     

基于低通滤波的相位掩模干涉图相位解调方法

 传统的四步相移算法在分析相位掩模干涉图时存在相移值误差、分辨力降低和相干噪声等不足,从而影响了动态干涉仪的性能。为了提高相位掩模干涉图的分析精度,提出了一种基于低通滤波的相位解调方法。该方法根据相位掩模引入相位的空间频率远大于被测相位空间频率的最大值,采用低通滤波的方法提取相位信息。数值分析结果表明,该方法的精度高于传统四步相移算法。分析干涉图的信噪比,合理选择低通滤波器,可进一步提高相位解调的精度。     

一种基于复合斜条纹的相位测量偏折术方法

在相位测量偏折术（Phase Measuring Deflectometry,PMD）中为获取面形梯度,需要分别获取水平和垂直相移条纹图像,因此所需图像通常较多。为了减少条纹投影幅数,提出一种新的基于复合条纹的相位获取方法,通过将水平和垂直相位信息叠加形成斜条纹,实现基于5幅复合斜条纹的相位获取方法,相位测量精度高于5步正交光栅相移方法。进一步当系统存在非线性响应时,提出了基于7幅斜复合条纹的相位获取方法,可有效消除系统2阶非线性误差。计算机仿真和实验表明所提方法切实可行,其测量精度高于采用同样帧数的正交条纹方法。     

A New Filter Technique for Image of Electronic Speckle Pattern Interferometric Fringe

ＡＮｅｗＦｉｌｔｅｒＴｅｃｈｎｉｑｕｅｆｏｒＩｍａｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＳｐｅｃｋｌｅＰａｔｔｅｒｎＩｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃＦｒｉｎｇｅ￥ＤＡＩＳｏｎｇｐｉｎｇ；ＭＡＳｈｉｎｉｎｇ；ＬＩＵＹｉｎｇ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰ...     

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.     

Reducing phase retrieval errors in Fourier analysis of 2-dimensional digital model interferograms

In order to measure the displacements of facets on a growing spherical Cu_2−δSe crystal with sub-nanometre resolution, we investigated the reliability and accuracy of standard method of Fourier analysis of digital laser interferograms. Guided by realistic experimental conditions (two-dimensional (2D) interferograms), starting from 2D model interferograms and using original custom designed Gaussian filtering window and multistage unwrapping procedure of the retrieved phase, we demonstrate for a considerable parameter range the non-negligible inherent phase retrieval error due to non-integer number of fringes within the digital image. Our results indicate an intermediate parameter range where the error is acceptably small. We introduce an algorithm modification that significantly reduces the error, especially for low and high fringe densities. In the experimentally most common case of diagonal fringes the reduced error is an order of magnitude smaller than for nearly one-dimensional case within almost entire parameter space.     

Reply to comment on “A new method for phase extraction from a single fringe pattern”

In response to the comment made by Ferrari on our previous paper [C.J. Tay, C. Quan, F.J. Yang, X.Y. He, Opt. Commun. 239 (2004) 251], we have the following clarifications to make.     

Phase unwrapping algorithms, respectively, based on path-following and discrete cosine transform

This paper describes a path-following phase unwrapping algorithm and a phase unwrapping algorithm based on discrete cosine transform (DCT) which accelerates the computation and suppresses the propagation of noise. Through analysis of fringe pattern with serious noises simulated in mathematic model, we make a contrast between path-following algorithm and DCT algorithm. The advantages and disadvantages of analytical fringe pattern are also given through comparison of two algorithms. Three-dimensional experimental results have been given to prove the validity of these algorithms. Despite DCT phase unwrapping technique robustness and speed in some cases, it cannot be unwrapping inconsistencies phase. The path-following algorithm can be used in automation analysis of fringe patterns with little influence of noise.     

基于椭圆形光强分布光栅投影的三维面形测量方法

基于椭圆形光强分布光栅投影测量物体三维面形的方法,将椭圆形光强分布光栅投影到被测物体表面,用摄像机获取变形条纹图,通过系统参量和条纹图携带的相位信息求解出物体的三维面形.推导出通过椭圆形光强分布光栅条纹求解相位的计算公式并对提出方法作了计算机仿真.实验结果表明该方法可以比较准确地测量物体的三维面形,在噪音较大的情况下测量结果仍具有较高准确度.