移相干涉技术中移相器的自校正方法

移相干涉技术（ＰＳＩ）是８０年代兴起的一门干涉图形自动识别技术，移相器作为移相干涉技术的关键部件其移相误差将直接影响到移相干涉技术的干涉图的识别精度。本文提出了一种移相器的自校正方法，即利用移相干涉仪的自身系统，通过快速傅里叶方法，对移相器进行逐步逼近校正。结合移相式红外干涉仪的研制，给出了一组移相器的自动校正的实验，实验表明，校正后的移相器的非线性误差可由原来的５％降低到０．２％。     

斩波式自适应移相干涉技术

研究对环境振动和空气扰动所造成的两相干光束间常数项光程变化不敏感的自适应移相干涉系统，利用偏振分光技术，采用闭环控制，并将高频振幅调制与锁相技术相结合，建立一斩波式自适应移相干涉系统，可对环境振动引起的干涉条纹的抖动进行实时探测并予以光程补偿，将干涉条纹依次锁定在与任意相位差相对应的位置,该方法不受两相干光束间光程差大小的限制且具有高信噪比，阐述了该方法的原理，描述了所建立的系统，并给出了实验结果。     

基于二维傅里叶变换的单帧干涉图相位提取方法

针对大口径光学元件干涉测试过程中,测试装置和干涉腔长较大,气流扰动和环境振动对移相测试过程产生影响等问题,采用一种基于二维傅里叶变换的单帧干涉图处理方法,只需要对一幅空间载频干涉条纹图进行处理即可获得待测相位,具有抗振测试的优点。对该方法的基本原理和算法过程进行分析,并对近红外大口径移相平面干涉仪中600 mm口径的光学平晶进行了面形测试。实验结果表明:采用该方法所得波面峰谷值(PV)为0.112,波面均方根值(RMS)为0.014,与移相算法所得波面数据相比,波面峰谷值偏差不到(1/500);波面均方根值(RMS) 偏差几乎为零。     

一种新的过零单边干涉图切趾加权函数

提出一种新的切趾函数,用此切趾函数对过零单边干涉图加权,使具有相同光程差的两点光强与旋转因子的乘积之和为它们的平均值,减小了由于计算过程中零光程差点附近的数据被利用两次造成的误差.研究结果表明:与Mertz提出的切趾函数相比,本文提出的切趾函数对非对称性较严重的过零单边干涉图数据处理有更好的加权效果,能够有效减小光谱失真,同时计算效率得到了一定程度的提高,可广泛应用到傅里叶变换光谱仪中的过零单边干涉图处理中.     

移相干涉术的新方法—声光变频移相法

提出了一种变频移相的方法，并用声光器件作为变频移相器件进行了移相干涉实验，这种方法可以完成压电陶瓷移相方法无法实现的一些移相干涉测量。     

FFT动态相位重建算法的滤波窗影响分析

为了优化相位重建算法,针对波面干涉图的傅里叶频谱,分析了不同滤波窗口的分布特征和频谱响应,通过计算机仿真和实验测试,确定了FFT动态相位重建算法的最佳滤波窗口类型。其中处理仿真干涉图重建的波面与原始波面的波面峰谷值残差为0.008 5λ,波面均方根值残差为0.000 1λ;处理实验干涉图获得的波面与移相干涉测量法获得的波面峰谷值残差为0.009 3λ,波面均方根值残差为0.000 5λ。结果表明:选取Hamming窗进行滤波处理并重建的相位经拟合后得到的波面较参考波面的面形残差最小,相位重建精度优于0.01λ,可进一步应用于大口径光学元件的测量中。     

基于干涉图像分析的移相式激光干涉仪振动检测方法

当移相干涉仪受较大振动干扰时,会导致其无法准确获取较优干涉图组,为了解决该问题,提出了一种基于干涉条纹图像分析的振动检测方法.从图像处理角度,该方法分析了干涉图像中条纹的形状、数量和移相方向等特征与低频高幅度振动的关系,从而判断其是否受较大的低频振动影响;从统计学角度,该方法分析了干涉图组的移相特征与中高频低幅度振动的...     

傅里叶变换条纹位相分析技术中移频消去载频法对位相分析的影响

在理论上分析了傅里叶变换位相分析技术中的移频消去载频法,由于采样的离散化,不同的条纹周期对位相分析将产生不同的影响。利用计算机仿真,模拟了不同周期的条纹图以及形变条纹图,根据傅里叶变换频移法,获得了不同周期条纹图的位相分布及误差,同时与"减基准条纹法"获得的位相分布及误差进行比较,验证了不同条纹周期对位相分析产生的影响。以花瓶为目标物体,在实验中进一步验证了采样的离散化对位相分析带来的误差和影响。并且讨论了两种减弱这种误差的方法。     

高精度干涉检验移相算法对振动误差的免疫能力

对移相干涉测量中影响移相稳定性,从而产生测量误差的小幅度机械振动进行了研究,建立了振动误差模型,仿真分析了Wyant84b三步算法、Hariharan87五步算法、七步算法和十三步算法4种不同移相算法对振动的免疫能力。模拟结果显示,十三步算法对振动的免疫能力最好,与已发表文献成果吻合,说明本文的模拟具有较高的可信度,在一定程度上能够对影响干涉仪精度的振动误差进行合理预测,并能够起到评价和筛选移相算法的作用。     

利用白光干涉技术测量块状材料的群折射率

对群折射率的精确而快速测量是光学工程领域一个基础而又亟需解决的难题,本文提出了一套光谱型迈克尔逊白光干涉系统的解决方案.该系统充分利用了微型光纤光谱仪一次测量便可获得所有干涉信息的特点,无需机械扫描装置,具有结构简单和测量快速的优点.与传统的窗口傅里叶变换算法相比,本文采用小波变换直接从干涉信号的小波脊中提取群延迟,减小了由相位求导得到群延迟过程中引入的误差放大效应,进而提高了群折射率的测量精度.基于此迈克尔逊白光干涉系统,在不同干涉位置处对两块不同厚度的石英和BK7玻璃进行了测量,实验结果表明此方法在宽 关键词： 白光干涉 群折射率 小波变换 傅里叶变换     

两步广义相移干涉术的光学实验验证

提出了一种基于两步广义相移干涉术的波前再现技术以及基于衍射场统计特性的未知相移值提取算法,并且进行了光学实验验证.该方法中可仅利用两幅干涉图及一次不需精确预设的未知相移,参照物光光强和参考光光强,即可通过计算提取真实的相移量,进而恢复出物波波前复振幅,而无需借助傅里叶谱分析或数字滤波等操作.在光学实验中,对借助于空间光调制器（SLM）的间接输入和三维漫反射物体直接输入两种情况进行了详细地研究,得到的光学实验结果验证了所提方案的有效性和可行性. 关键词： 信息光学 相移干涉术 波前再现 数字图像处理     

基于相移干涉术的光学信息隐藏系统的软件实现

结合双随机相位编码技术与相移干涉术,提出了一种信息隐藏系统,待隐藏信息被加密到多幅干涉图数据中后。通过选取合适的权重因子,它们可以被嵌入到宿主图像中;利用特定的相移再现公式和逆菲涅耳衍射变换,可以实现隐藏信息的提取及解密．通过基于Matcom的VisualC＋＋与Matlab混合编程,设计和开发了一款信息隐藏系统软件,经过界面测试,该软件可以实现图像读取及显示、基本几何参数输入、信息加密及嵌入、信息提取及解密、鲁棒性测试等主要功能．     

双散斑场相移数字干涉计量

本文介绍了一种检测散射表面变形的自动测量系统。将相移和数字图像处理技术应用于数字散斑干涉计量中,毋须中间记录过程,在计算机控制下采集数据和计算相位,产生相位条纹而非相关条纹。用图像处理技术消除散斑随机性引起的噪声。文中给出了面内、离面变形的测量结果。     

相移干涉术及广义相移数字全息干涉术

在基础光学框架内说明了传统的相移干涉术及近年来发展的广义相移数字全息干涉术的基本原理;前者要求特殊值等步长相移,而后者则可以采用任意未知相移值.着重介绍了广义相移干涉术中的物波恢复算法,以及基于衍射场统计特性的未知相移提取算法.从一个侧面沟通了基础光学与近代光学之间的关系.     

Fast image-processing technique in phase-shifting holographic interferometry

A fast image-processing method in phase shifting holographic interferometry is proposed, in which the complicated phase calculation is completed with a logic circuit and look-up table. An electronic circuit was designed for the purpose. With these techniques, the processing time can be greatly reduced.     

Parallel two-step phase-shifting microscopic interferometry based on a cube beamsplitter

Parallel two-step phase-shifting interferometry for microscopy is presented, and the recording condition for generalized two-step phase-shifting interferometry is discussed. A 45° tilted cube beamsplitter enables to replicate the orthogonally linear polarized object and reference waves into two parallel beams, respectively. As a consequence, two interferograms with quadrature phase shift are obtained along the two beams, and phase reconstructed with an improved algorithm. To reconstruct the phase distribution from the two-step phase-shifting interferograms, a certain recording condition should be satisfied. However, the recording condition has not ever been discussed before. In this paper, the recording condition for the two-step phase-shifting interferometry is derived and that is: the intensity of reference wave should be no less than two times object wave intensity.     

优化的两步相移算法在图像加密中的应用研究

优化了此前提出的两步相移算法,仅通过两幅去除背景光强(或抑制直流分量)后的干涉图数据和一个(0,π)区间的相移值,就可以成功再现出原始物波场信息,无需借助于物光光强、参考光光强等其他辅助测量信息.与菲涅耳域的双随机相位编码技术结合,该优化算法可以应用于图像加密方案中,通过计算机仿真实验验证了所提方案的可行性,并对几何密钥的灵敏度进行了测试分析.     

3-D surface profilometry using simultaneous phase-shifting interferometry

Urgent needs for high-speed, non-contact and on-line measurement with high accuracy and repeatability are of great interest for automatic optical inspection (AOI) industries. Therefore, optical phase-shifting interferometry for precision 3-D surface profilometry has become an important metrological method due to its non-contact and high measurement accuracy. Traditional phase-shifting interferometry is very sensitive to vibrations because image acquisition in various phase-shifting sequences could easily introduce measurement errors from environmental influences, such as air disturbance and system structure vibrations. In this paper, we introduce a new simultaneous phase-shifting interferometer for 3-D surface profilometry which employs a single glass plate to generate simultaneous phase-shifted interferograms. Phase reconstruction is performed by using a developed phase-shifting algorithm which uses a three-step phase-shifting method with phase differences of 90°, 180°, and 270° for three interferograms. To verify measurement accuracy and repeatability, the system was employed to measure surface profiles of surface of a flat mirror and set of Mitutoyo gauge blocks. The experiment result shows that the method is proven to be capable of performing one-shot interferometric measurement and minimizing influences from environmental disturbances with measurement repeatability down to 10 nm or less.     

基于波长移相剪切干涉的准直波前重构技术

为了实现干涉仪出射准直波前的重构,提出了基于波长调谐移相的横向剪切干涉技术。干涉仪出射波前分别经楔板的前后表面反射,通过角锥棱镜返回后在干涉仪CCD上形成剪切干涉条纹。采用波长移相方法提取剪切干涉条纹的相位信息从而实现准直波前重构。分析相对剪切比对波面重构精度的影响,推导相对剪切比和其影响因素间的关系公式,给出波长移相中光程差常数分量的估算方法。测量干涉仪的三组出射波前,波前的峰谷值分别为3.22λ、2.10λ、0.83λ。该方法简化了传统测量干涉仪准直波前的横向剪切干涉装置,提高了测量精度,特别适合于测量波长移相干涉仪的出射波前。     

Full-phase image encryption by two-step phase-shifting interferometry

We have proposed a full-phase image encryption method based on double random-phase encoding in Fresnel domain and pixel random permutation (PRP) technique with the use of two-step phase-shifting interferometry (PSI) we reported recently, and verified the effectiveness of this method and its robustness against occlusion and noise attacks by a series of numerical simulations. Comparing with other similar methods, this approach can decrease the number of the interferograms to be delivered from at least three needed in ordinary PSI to only two, give much better performance of image reconstruction than amplitude-based encryption, and provide much higher security level. This method is usable for both the gray-level images and binary images, and usually the latter will lead to better results.