四步相移数字全息干涉术相移提取和物光重建

提出广义相移干涉术中结合广义四步公式改进最小二乘法抽取任意相移进而重建复波的方法.利用广义相移数字全息算法的物波重建公式替代传统最小二乘法来提取参考光相位和重建物体波前,大幅减小迭代循环的计算量.使用该方法,每一次迭代计算参考相位只需要一个最小二乘法,同时利用物波前重建公式计算物光相位.这种方法的可行性和有效性已被计算...     

一种高精度的非线性相位误差校正方法

在相位测量轮廓术中,测量系统中投影仪等存在的非线性响应大大影响了相位测量的精度,因此,如何快速高效地消除系统中的非线性误差是提高测量精度的关键.本文建立了相位误差的精确模型,并提出了一种基于相位误差精确模型的相位提取方法,利用高步数相移算法预先标定各频谱分量的比例关系,再通过迭代运算即可得到高精度的相位分布.实验结果表...     

基于傅里叶变换的点衍射干涉术

在相移算法的点衍射干涉术的基础上,提出了基于傅里叶变换的点衍射干涉测量术.基于傅里叶变换的点衍射干涉测量术是一种建立在点光源衍射干涉理论基础上的测量方法,它采用傅里叶条纹分析方法来求解干涉条纹的相位分布,运用基于BFGS的拟牛顿算法进行三坐标的迭代计算,确定点光源的三维空间坐标.通过计算机模拟实验,验证了该方法在有噪声干扰的情况下,可以有效降低干扰噪声对测量的影响.     

大孔径静态干涉成像光谱仪图像校正技术

设计了一种基于相位相关与归一化积相关的联合图像校正算法。该算法针对卫星姿态变化对LASIS(大孔径静态干涉成像光谱仪)图像造成的畸变,根据傅里叶变换的旋转平移特性,实现图像序列旋转失真的高精度校正,校正精度达到0.01;同时,基于归一化积相关方法实现图像序列平移失真的校正。针对LASIS数据量大的特点提出了改进的快速自适应模板选取法,使算法的运算复杂度按4n递减。仿真结果表明,该算法能快速有效地校正LASIS图像。     

纳米检测轮廓仪相移干涉图处理

研究了相移干涉轮廓仪干涉图处理的相位提取算法和相位去包裹算法,提出区分像素点的四步相位提取算法,该算法有效地消除了环境噪声,降低了相移误差的影响,同时具有广泛的实用性,为了验证该算法,首先检测一标准台阶面,测得台阶高度的平均测量误差为1．6％;然后以插入光纤的光纤连接器端面的三维轮廓为对象进行了实际检测,测得光纤端面与连接器端面高度差平均值为45．7nm,平均测量误差为2％,测得光纤端面上一污点高度为23．6nm,平均测量误差为3％。     

高精度FTIR数据处理方法研究

为了实现对红外光谱的准确测量,对切趾、相位校正、波数校正等方法进行研究,建立了高精度的傅里叶红外光谱仪数据处理系统.在比较各种窗函数的优缺点的情况下选用四阶布莱克曼窗函数对干涉图进行切趾,根据红外光干涉图相位误差特点采用卷积法对单边干涉图进行相位校正,深入研究波数校正方法,采用能量重心法进行波数校正.实验结果表明,傅里...     

时间相移显微干涉术用于微机电系统的尺寸表征

提出了将时间相移显微干涉测量方法用于微结构和器件的几何特性检测上．该方法速度快、无损、非接触、易在晶片级进行,具有亚微米级的水平分辨力,垂直分辨力在纳米量级．测量系统采用Mirau显微干涉物镜,利用高性能压电陶瓷物镜纳米定位器实现垂直方向的相移,并通过健壮的5帧Hariharan算法获取表面的相位信息．通过测量美国国家标准研究院（NIST）认证的标准台阶对系统进行了精度标定,并通过测量微谐振器和压力传感器微薄膜的几何尺寸说明了该方法作为测量和过程表征工具的功能．     

微粒群算法在无线电干涉测距定位中的应用

节点定位是无线传感网络的重要支撑技术.无线电干涉测距虽然测距精度高,但用遗传算法和迭代最小二乘算法进行节点定位的误差较大,本文针对这一问题.提出了基于微粒群算法的节点定位.该算法能够解决连续空间多维函数的优化问题,满足了基于无线电干涉测距节点定位的需要.仿真证明:该算法具有实现简单,运行稳定,计算误差小等优点.与其他常用节点定位技术相比,无线电干涉测距定位技术具有定位精度高,传播距离远,所需硬件设备少等优点.     

基于相位测量的摄像机标定方法

提出一种新的摄像机标定方法,该方法基于2D共面参照物摄像机标定方法和相移技术.首先由摄像机记录已知相位分布的平面,通过相移计算出相位分布.对任意标定平面,两个正交相位分布与平面坐标的对应关系已知,由此可以建立像素坐标与2D平面坐标的一一对应关系.将该已知相位分布的平面在空间中放置不同的位置,分别完成上述测量,即可根据2D共面参照物摄像机标定方法完成摄像机的高精度标定.该方法避开了复杂的标定特征点提取,大大增加了2D标定数据量,提高了标定精度.实验和计算机模拟表明,该方法简单、可靠和精度高.     

减少自适应均衡算法计算量的研究

通信系统中广泛地使用基于LMS算法的自适应均衡器,常数模(CMA)盲均衡算法也开始在实际中使用。在高速通信中,算法迭代中的大量乘法运算会产生延迟,因此需要尽量减少。符号误差LMS及常数模盲均衡算法虽计算量小,但性能较原算法有较大下降。本文采用以2的整数次幂对LMS及CMA算法的误差项进行了量化,并将该方法应用到与之对应的判决反馈结构之中。该种量化方法不仅使权向量迭代中的乘法大大简化,且由于量化的比特数较多,性能比2bits量化的符号类算法还有很大改进。计算机仿真证明了该误差量化方法的有效性。     

一种两步相移任意步距相位轮廓测量技术研究

对传统相移轮廓测量技术进行研究,提出基于Gram-Schmidt正交化法的两步相移任意步距相位轮廓测量技术并应用到三维轮廓测量中。由CCD采集两幅投影光栅图,且两幅图像之间的相移值不需要事先给定,可以随机取任意值;在保证精度的前提下,该技术只需两幅变形光栅图,同时无需对相移器的相移精度作要求。实验表明:与现有的几种相移轮廓术比较,提出的两步相移任意步距相位轮廓测量技术可以快速地恢复待测相位,且获取待测物体的三维数据精度较高,具有较强的适用性。     

混合模型算法在无波前传感自适应光学中的应用

应用Lukosz预校正模型算法可以校正波前畸变的低阶像差,缩小迭代算法的搜寻范围;应用自适应余弦衰减的随机并行梯度下降(AcSPGD)算法可以补偿波前畸变的高阶像差,提升迭代算法的校正精度。本文提出了一种基于预校正模型和AcSPGD算法的混合模型算法,并将其应用于无波前传感自适应光学系统中校正湍流大气产生的畸变波前,最后搭建实验光路验证了算法的有效性。结果表明,混合模型算法的校正速率是常用的随机并行梯度下降(SPGD)算法的3倍,且校正精度比传统的Lukosz模型算法更高,应用于无波前传感自适应光学系统中有效减小了光场波前的相位起伏,提高了远场光斑斯特列尔比(SR),使自由空间光通信(FSO)系统的通信性能得到有效提升。     

直线拟合的高准确度投影结构光系统标定算法研究

针对现有投影仪-相机结构光测量系统标定算法准确度不高的问题,提出一种基于直线拟合的高准确度标定算法。该算法首先找到系统灰度响应线性度较好的灰度区间,在该区间内采用三频四步相移算法对相机获取的投影光栅图像进行相位恢复。然后计算出棋盘格角点在相机坐标系中的坐标,并找到这些角点在投影仪图像中的对应像素点,通过直线拟合的方法进行优化,提高匹配点的搜索准确度。最后采用双目视觉的标定方法实现投影结构光系统的标定。系统标定实验的结果验证所提出的基于直线拟合的标定算法具有较高的标定准确度,有助于后续高准确度的三维重建与测量。     

基于白光相移干涉术的微结构几何尺寸表征

将Carré等步长相移法与白光垂直扫描相结合形成了一种白光等步长相移算法,该方法快速、准确、非接触,垂直分辨力可达亚纳米级.测量系统集成了Mirau显微干涉物镜,并通过高精度压电陶瓷纳米定位器带动物镜进行垂直扫描.分析了Carré法应用于白光干涉信号的相位提取的精度,对不同扫描步距以及不同信噪比情况下的测量进行了计算机仿真,确定了测量参数.结合重心法将相位计算的数据范围直接定位于干涉信号的零级条纹,从而省去了相位解包裹过程.通过对微谐振器和标准台阶的测量说明了该方法的有效性,并使用白光相移干涉、白光垂直扫描和单色光相移干涉对44 nm标准台阶进行了测量,并对测量结果进行了比较.     

单次相移数字全息中相移值的提取

为了消除相移误差对数字全息中再现像的像质的影响,本文时单次相移数字全息进行了研究.基于相位统计特性,提出了一种有效消除相移误差的新方法,该方法能够对任意未知相移量进行提取,并利用数字全息图所有抽样点的强度偏差之和作为评价标准,通过逐步改变计算得到的初始相移值来寻找正确的实际相移角.计算机模拟得到了很好的再现结果,证明了该方法的可行性和有效性.     

一种新的质量图导引路径积分相位展开算法

本文首先简要介绍了路径积分相位展开方法的原理,针对路径积分法在处理轮廓不连续包裹相位图时存在的缺陷,提出了一种新的质量图用来导引相位展开。算法以包裹相位质量为依据,最先展开质量最高的像素,最后展开质量最低的像素,以防止相位展开误差的传播,把不可避免的相位展开误差局限在最小的区域内。实验结果表明,该算法计算速度快,能有效地处理轮廓不连续相位展开问题。     

非标定点下的图像校正算法

传统的图像校正方法需要在拍摄现场布放若干标定点.本文给出了一种新的算法,根据摄像机内部的物理结构,结合DLT(直接线性变换)法等相关知识,构造四个虚拟标定点,根据这些虚拟标定点求出校正系数.该算法无需在拍摄现场安放任何标定点就能够完成对图像的校正,得到物体的真实形状.文中使用该算法对六幅拍摄图像进行了校正,检验了该算法的有效性,并分析了产生微小误差的原因,给出了减小误差的方法.     

SAR干涉测量数字高程模型提取与高程误差校正

介绍了基线几何参数的估计、干涉相位图生成、干涉相位去平、基线几何参数优化算法、高程解算等原理。利用在中国内蒙古自治区获取的一对ＳＩＲ－Ｃ／Ｘ ＳＡＲ Ｌ波段干涉测量数据研究了干涉测量数据处理方法,对整景ＳＡＲ数据进行了处理,生成了相应地面范围的数字高程模型。在试验区地形图的辅助下,分析了利用粗略基线几何参数求算高程产生误差的原因,实现了基于ＧＣＰ的基线几何参数优化算法。利用控制点进行校正后,数字高     

相移干涉三维形貌纳米检测及算法研究

基于相移干涉理论设计并实现了微平面三维形貌测试系统，针对三维形貌检测解包裹过程中出现的问题，改进了现有的残差点判断法，能够更加准确、快速地确定残差点的存在．对相位解包裹算法进行了系统研究．分析了干涉图中残差对相位解包裹的影响，提出了一种基于二阶导数的区域增长解包裹算法．在实际测量中，最终结果得到了明显的改善，证明了该方法的有效性，提高了系统精度、采用此算法，系统的纵向测量误差小于2nm．     

气流场ESPI载频条纹图的消噪处理与相位提取方法

为拓展ESPI方法在流动可视化测量技术中的应用,对气流场ESPI载频条纹图进行了傅立叶变换、数字全低通滤波,和傅立叶逆变换的处理以消除散斑噪声,并直接将其替换为原散斑相关条纹图,进而成为保留了流场信息的高对比度、低噪声的灰度条纹图,便于提取原散斑图中流动相位信息。根据模拟数据确定了由这两种条纹图互换所引起的空间相移量和相应流场测量中的修正量。提出了用灰度扫描法对互换后的条纹图进行一维灰度扫描,由灰度计算得出气流扰动的一维相位差分布和流场一维温度分布;同时也用FTP法对该图进行了二维相位展开和温度分布计算,亦可对多帧条纹图进行时间轴上的逐点相位提取以计算其他流场参数。结果表明,计算数据与实测符合,方法简单易行,为在气流场参数测量中应用动态ESPI方法提供了一种实用有效的方法。