基于相移干涉图的相移量确定及相位恢复问题研究

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相移干涉测量技术是一种用调制和解调制技术,通过在干涉过程中附加整体相移和相移相位算法测量相位来实现高精度测量的光学检测和计量方法。具有测量精度高、噪声抑制能力强、测量速度快的优点,广泛应用于光学检测、三维形貌测量、形变测量和数字全息等领域。  相移量的准确确定是相移干涉测量的核心,在实际测量中,相移器性能、机械振动、空气扰动、系统元器件性能起伏等干扰因素,均会使干涉图的实际相移量与预设值之间出现偏差,从而影响测量的准确性。因此,在存在干扰的情况如何获得相移量,以及如何快速准确地对相移量进行标定,是实际工作中必须要解决的问题,对保证测量精度和准确性极有意义。  本文在了解相移干涉测量方法发展动态,分析各种相移技术的特点,深入研究各种相移相位算法的基础上,针对目前已有的一些相移量标定方法和相位测量算法中存在的问题,在相移干涉测量系统、相移量精确标定、相移相位算法、计算结果的拟合和评价等方面,进行了理论分析、实验研究,总结出了两种从已经采集到的相移干涉图中获得相移量和相位的新方法。  论文的主要研究内容和成果如下:  (1)介绍了相移干涉测量技术的发展动态、相移干涉测量技术的基本原理以及常用的相移相位算法;  (2)发现了实验室已有的一套相移干涉测量系统中存在的问题,分析了问题产生的原因,提出了相应的解决方法;  (3)提出了一种时域空域混合的非迭代相移量快速确定方法;  (4)提出了一种基于时域统计原理的未知相移量下的相位恢复方法;  (5)研究了泽尼克多项式在消除干涉图的空间载频和成像系统像差等方面的应用。  论文的创新点:  (1)提出了一种时域空域混合的非迭代相移量快速确定方法,这种方法对干涉图的空间载频和强度分布没有任何要求,可以用于确定任意干涉图的相移量。  (2)提出了一种基于时域统计原理的未知相移量下的相位恢复方法,能够在不需要知道干涉图的相移量的情况下获得被测物体的相位。
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