结构光测量中的高精度相位误差补偿算法

在模拟分析投影仪伽马非线性对相位误差影响的基础上,提出一种直接分析投影光栅特征并建立相位误差查找表的算法.对相位误差进行补偿.该算法通过分析一组投射到标准白色平板上的光栅图像,确定光栅相位值与相位误差的对应关系,并量化存储在一个查找表中,测量过程中使用查找表对相位误差进行补偿.实验结果表明.该方法可大大降低由投影仪伽马非线性引起的相位误差,系统测量精度达到0.043 mm,比误差补偿前提高了5.6倍.     

结构光测量中获取高精度相位的新方法

随着制造技术的快速发展．三维光学测量技术也得到迅速的发展,利用双目CCD(电耦合插件)摄像机记录的光栅投影测量技术是一种新型的光学测量方法。在该方法的测量过程中,通过测量相位值取得测量空间。为了获得连续的高精度测量相位值．提出一种结合了格雷(Gray)编码并能够优化相位精度的相移方法,该方法通过投影相位传递函数来优化测量相位值。为了消除光栅投影图像中非正弦、周期变化和其他干扰因素的影响,给出投影光栅一种新的光强函数,利用这个光强函数能够进一步提高投影光栅测量相位精度。最终,通过插值测量相位精度能达到亚像素级．     

一种非线性相位误差的全场补偿方法

提出了一种非线性相位误差的全场补偿方法,通过对参考面相位的多次测量,提高了参考面的解相精度,提取出一个逼近理想值的期望相位面,并用该期望相位面检测非线性相位误差。重构待测物体时,可直接用物体展开相位值在查找表中查找对应的非线性相位误差,并以此对物体的展开相位进行全场补偿。采用所提方法重构已知具体高度的平面,平均绝对误差的最大值从0.48 mm减小到0.06 mm,方均根误差的最大值从0.55 mm减小到0.07 mm。     

投影栅相位法轮廓测量的非线性误差分析

分析了投影栅相位法三维轮廓测量系统的非线性误差。建立了几何光学模型,从理论上推导出被测点的相对高度与像点坐标的关系,研究了系统结构参数改变引起的高度误差的变化。详细阐述了像点坐标误差和系统非线性误差对系统精度的影响,并给出了高度误差补偿方法。据此提出修正的非线性高度拟合公式,实验结果证明新拟合公式的优越性。     

太赫兹逆合成孔径雷达相位误差分析和补偿方法

通过对太赫兹逆合成孔径雷达(THz-ISAR)成像原理进行分析,构造目标回波距离维相位误差的多项式表示形式,提出了基于启发式最小熵搜索的二次相位误差校正方法和基于距离维自聚焦的三次及三次以上相位误差校正方法,校正了THz-ISAR回波信号距离维的相位误差,进而消除THz-ISAR一维距离像和二维成像结果中的散焦和展宽现象。理论分析和仿真实验结果都表明该方法能够有效补偿目标回波距离维相位误差,提高一维距离像和二维成像的聚焦效果。     

太赫兹逆合成孔径雷达相位误差分析和补偿方法

通过对太赫兹逆合成孔径雷达(THz-ISAR)成像原理进行分析,构造目标回波距离维相位误差的多项式表示形式,提出了基于启发式最小熵搜索的二次相位误差校正方法和基于距离维自聚焦的三次及三次以上相位误差校正方法,校正了THz-ISAR回波信号距离维的相位误差,进而消除THz-ISAR一维距离像和二维成像结果中的散焦和展宽现象。理论分析和仿真实验结果都表明该方法能够有效补偿目标回波距离维相位误差,提高一维距离像和二维成像的聚焦效果。     

数字显微全息中二次项相位误差的补偿

针对预放大式数字离轴显微全息技术中二次项相位误差,提出一种基于单幅全息再现的补偿方法.该方法是在显微物镜后焦平面处实现该相位误差的数学补偿,相位误差补偿过程具有调整参量单一化的优点.同时,利用显微物镜的后焦平面上物点特征实现了最佳再现距离的自动判断.该文以相位光栅为实验样本,对该方法进行了实验例证,实验结果验证了本文所提出二次项相位误差的补位误差的补偿方法的正确性和有效性.     

基于条纹级次编码与调制的结构光相位展开算法

利用相位级次的编码和调制方法将相位级次信息叠加到相移图像中,提出了一种直接利用相移图像进行相位解包裹的方法。在投影端,提出了一种邻接不重复德布鲁因序列,并用该序列对相位级次进行编码,然后将该周期级次编码序列调制、叠加到多步相移图像中。相应地,在解码阶段,从拍摄到的相移图像中同时解调、分解出包裹相位和周期级次编码序列,通过序列的匹配还原真实周期级次信息,并最终准确地解包裹出绝对相位。以四步相移法为例,本文方法相比传统的时间相位解包裹算法,投影图片从10张(64个相位周期)缩减到了4张,提高了测量效率。     

镜面对称法绝对测量中的误差补偿方法

提出了一种对镜面对称法绝对测量中的原理性误差进行补偿的方法。镜面对称法绝对测量中,需要旋转其中一块平板,由于旋转次数的有限性,重构的三板波前均存在缺失cNθ项的原理性误差。通过增加一次不同角度的旋转,根据Zernike多项式在极坐标系中形式的旋转不变性,对旋转前后的波前差值求解多项式系数方程,获得了cNθ项的多项式系数,进而对原理性误差进行了补偿。由于cNθ项包含无穷多项,根据精度的需要和计算开销决定补偿的项数。模拟实验证明了该补偿方法的有效性。     

液晶空间光调制器相移特性测量与静态畸变补偿

为了研究反射式256 pixel×256 pixel纯相位液晶空间光调制器(LC-SLM)的性能,并最大程度地发挥其波前校正能力,建立了泰曼-格林(Twyman-Green)干涉仪与移相点衍射干涉仪分别对SLM的相移特性以及静态畸变进行测量,同时使用该空间光调制器对其自身的波前畸变进行补偿。实验结果表明,当应用一个正确的相位-灰度值映射并且增加静态畸变补偿后,这个空间光调制器的波前像差的峰谷(PV)值由0.39λ减小到0.23λ,均方根(RMS)值由0.08λ减小到0.03λ(λ=632.8 nm),远场点扩展函数的斯特雷尔比由0.82提高到0.98。因此经畸变补偿后的液晶空间光调制器能够被更好地应用在动态衍射光学元件、波前产生和高分辨、高精度的波前校正中。     

相位移法中的量化误差效应

对相位移测量技术中的条纹强度量化所引起的相位误差进行了定量研究，给出了相位测量误差与条纹强度误差之间的统计关系式，对条纹强度量化误差进行傅时叶级数展开，并利用条纹强度与相位的关系求得该级数的系数，进而得到的标准Ｎ幅算法的相位的解析表达式，最后对强度量化误差效应的一些影响因素进行了讨论。     

Gamma畸变的相位误差模型与Gamma标定技术

Gamma畸变是数字相移测量技术的主要误差源。以通用的均匀步长相移技术为对象,分析了Gamma畸变对相位计算的影响,建立了相位误差与谐波系数的关系模型,证明了各阶谐波系数在Gamma值影响下的递推公式,进而提出了基于离散傅里叶变换的Gamma标定技术。基于此Gamma标定值,通过Gamma预矫正降低相位误差。实验结果表明,标定的Gamma值在整个像平面具有较强的稳定性,Gamma矫正后使相位误差减小了77.5%,在曲面测量的结果中,水波纹明显得到抑制,曲面质量得以提高。     

基于最小二乘拟合的波片相位延迟测量

提出一种精密测量波片相位延迟的新方法.将待测波片置于起偏器和检偏器之间,通过步进电机控制波片匀速旋转,基于最小二乘法拟合出射光强随波片方位角变化的曲线,进而得到波片延迟.根据上述原理,建立了一套波片延迟测量系统,并分析了系统的稳定性、可测量的延迟范围、接收器件的非线性效应、系统误差源这4个影响测量精度的主要方面.结果表...     

Analysis of Phase Measurement Errors in Electro-Optic Holography

This paper presents the results of an error analysis in electro-optics holography. These errors include phase measurement errors due to the linear phase shifter errors in static electro-optic holography, and phase measurement errors due to the errors in the vibrating bias amplitude and phase in dynamic electro-optic holography. Through the error analysis, we found that the phase shifting errors in static electro-optic holography are twice as large as those in the conventional 4-bucket phase shifting algorithm, and the phase shifting errors in dynamic electro-optic holography are similar to those in the 4-bucket phase shifting algorithm.     

干涉仪测光波长移动所引入的相位误差

在理论分析的基础上,对国际上目前广泛采用的干涉法测量光纤布拉格光栅（ＦＢＧ）传感系统中的光波长移动所存在的相位测量原理误差进行了实验研究,提出了双相位锁相放大器加动态补偿的测量方案。结果表明,直接用锁相放大器测量布拉格波长移动所对应的相位变化时,如果布拉格波长与其相关的锯齿波光程差幅值不相等,将产生准周期性的测量原理误差。假设扫描锯齿波幅值初始偏差为２０ｎｍ,那么测量原理误差将大到全量程的５％。如     

The Local-Sampling Phase Shifting Technique for Precise Two-Dimensional Birefringence Measurement

A precise method for measurement of two-dimensional birefringence distribution is described and discussed. This method can determine the relative retardation and the azimuthal angle of the fast axis in an optical component. In order to detect relative retardation with high resolution, a local-sampling phase shifting technique is proposed. This method can measure 256 × 256 values of the birefringent phase difference and azimuthal angle in a short time with ± 0.02 deg (0.03 nm) of retardation accuracy.     

Optical Differentiation Phase Measurement Using the Bias Shifting Method

A new optical phase measurement method using a differentiation filter is proposed. The new method uses two images obtained by shifting the filter. This method has an advantage in that non-uniformity of the wavefront intensity does not produce errors. We present herein the theory of the newly proposed method and verify the theory by computer simulation. The effects of non-uniformity of the wavefront intensity, noise, and bias shifting length for errors are discussed. The system has been demonstrated for a plane wave and a spherical wave. For the proposed method, although the number of errors due to noise increases, the number of errors due to non-uniformity decreases. Therefore, the proposed method is useful for the phase measurement of a wavefront for which the intensity is not uniform. In addition, it improves the accuracy of the phase measurement system using a differentiation filter.     

一种基于偏振光干涉的直线度测量系统

介绍了一种基于偏振光干涉的直线度测量系统,该系统由固定部分和活动部分组成。测量时,活动部分固定在被测要素上。被测要素的直线度变化将导致两线偏振光相位的变化。通过计量干涉条纹即可得到直线度的变化结果。实验显示本测量系统具有10nm的分辨率,在20mm的测量范围内误差≤0.5μm,提高了分辨率和测量精度。