干涉光谱重建中的相位误差检测方法对比研究

干涉条纹相位误差检测与校正是傅里叶变换光谱重建中的关键技术之一。本文对同步 法、傅里叶变换法和局部傅里叶变换法三种典型干涉条纹相位误差检测方法的效果进行了对 比研究。仿真及实际数据实验发现上述方法在处理缓变与快变的干涉条纹相位误差及干涉条 纹有噪声时存在很大差异:同步法适宜于处理相位误差缓变的干涉条纹,而傅里叶变换法和 加窗傅里叶变换法适用于处理相位误差快变的情况;傅里叶变换法在高信噪比情况下具有较 好的性能,加窗傅里叶变换法在低信噪比下具有较强的鲁棒性。     

绝对编码光栅的相位细分

针对位移精密测量中提高绝对编码光栅的分辨率,提出一种绝对编码的相位细分方法。由自然码或格雷码的多码道光栅组成编码光栅,其基元码道是高频率的罗奇光栅,解码采用傅里叶变换相位计算方法,通过傅里叶变换、空间频域滤波和逆傅里叶变换得到基元码道的相位分布,利用格雷码的级次信息得到展开的相位分布。利用相位分布的线性性质进行线性拟合,实现高分辨率的相位细分。分析了实验原理并进行了提高分辨率的相位细分实验研究,实验结果表明,采用相位细分的方法,经过标定后可大大提高绝对编码光栅的分辨率和测量精度。     

傅里叶变换光谱仪非渐变相位误差的校正方法

研究了相位误差起伏性较大、不满足随波数缓慢变化时的干涉型傅里叶变换光谱仪谱线相位误差的校正方法,根据实序列傅里叶变换的性质和离散傅里叶变换的性质,将过零单边干涉图采样数据和短双边干涉图采样数据分别作为复数序列的实部和虚部,组成一组复数序列,对此复数序列进行一次傅里叶变换,能够避免当相位误差起伏性较大时,对相位误差进行多项式拟合带来的较大误差,可以获得高精度的光谱。研究结果表明,当相位误差不能满足随波数缓慢变换时,传统的Mertz乘积法不能校正此时的相位误差,而实验中提出的方法能够校正此类相位误差,并且获得理想的光谱曲线,可以广泛地应用到干涉型傅里叶变换光谱仪的光谱反演中。     

一种不变的基于傅立叶变换的区域形状描述子

 提出了一种不变的基于傅立叶变换的区域形状描述子.该方法首先将区域形状图像用极坐标光栅重新采样成形状像素矩阵,然后对该矩阵进行两次一维傅立叶变换和一次相位修正操作,最后用低频傅立叶系数构成的矩阵作为形状描述子.该形状描述子不仅保留了傅立叶系数中的相位信息,而且满足不变性.实验结果表明该方法要优于现有的傅立叶区域形状描述方法和Zernike矩形状描述方法.     

基于相干叠加与模均等矢量分解的光学图像加密算法

为了解决光学图像加密技术将密文相位信息主要集中在纯相位掩码中,使其存在轮廓显现问题,该文提出相干叠加与模均等矢量分解的光学图像加密算法。首先,对输入图像进行归一化处理;基于映射,利用输入图像的像素特性,生成其初值,通过迭代映射,输出混沌相位掩码;借助相位掩码,对图像完成调制,并结合Fourier变换,对调制图像进行处理,输出其Fourier频谱;再对该频谱分别进行等模分解,获得两个掩码;再基于不同分数阶的Fourier机制,对两个掩码进行变换;最后,引入相位-幅度截断编码技术,设计单向编码机制,通过激光束的相干叠加,输出编码密文的幅度与相位信息,将相位部分视为编码密文,把幅度信息作为解密密钥。通过等模分解技术,将输入明文演变为4个不同的相位与幅度信息,有效解决了轮廓显现问题。实验结果显示:与当前基于干涉原理的图像加密机制相比,所提算法的安全性更高,有效消除了轮廓显现问题。     

基于多个分数阶次的复杂光场相位恢复算法

给出了一种基于多个分数阶次的复杂光场相位恢复迭代算法。首先利用输入面和两个较高分数阶输出面上的强度信息,恢复出输入面相位分布的轮廓,然后再利用输入面和两个较低分数阶输出面,进一步恢复出相位分布的细节。分别针对具有缓变相位、随机相位分布的光场,进行了二维相位分布的恢复,都得到了良好的恢复结果。最后在一维情形下分析了探测噪声和光路位置调整误差对算法稳定性的影响。     

Phase-Locked Loop Operation in the Presence of Impulsive and Guassian Noise

A first-order phase-locked loop with detuning is considered in the presence of white Gaussian noise and random amplitude impulsive noise with Poisson times. The stochastic equation for the phase error density is of infinite order, but when the stationary mod-2π phase density is represented by a Fourier series, a linear second-order difference equation is the Fourier coefficients results. The difference equation is solved numerically, and the phase error density is generated from the Fourier series. This method uses no approximations and is valid for any impulsive amplitude probability density.     

移相式轮廓测量法相移误差的计算机模拟校正

在移相式轮廓测量法（PMP）中,提出了基于快速傅里叶变换（FFT）的相移校正算法。利用计算机仿真技术发现,在移相式轮廓测量法的固定步长出现定值偏差时,在测量结果频域的光栅二倍频处出现峰值。据此提出定值相移误差的频域检测方法,并通过滤波使误差得到抑制。     

单幅干涉条纹图的高精度波面重建技术

结合莫尔条纹、傅里叶变换和数字相移技术实现了对单幅干涉条纹图的高精度相位计算和波面重建.首先,用计算机生成与被处理干涉条纹频率相近的数字相移条纹图,与实际干涉条纹图叠加得到相移莫尔条纹图;然后,利用傅里叶变换、双频滤波、傅里叶反变换和相移技术得到干涉条纹图的相位数据;最后利用波面拟合技术重构原干涉条纹图对应的波面形状.研究结果表明,该技术不仅消除了干涉仪硬件相移产生的非线性误差和滤波时的频谱移中误差,高精度获得了单幅干涉条纹图对应的波前,而且简化了系统的机械结构.同时,对环境的要求明显降低,特别适用于生产现场的检测.     

无透镜傅里叶变换数字全息中的相位补偿

数值再现像相位的准确性直接影响到数字全息检测的结果。为了找出再现过程中存在的相位畸变并采取相应的方法达到自动补偿,对无透镜傅里叶变换数字全息中的相位补偿问题进行了研究。因为经过单次傅里叶变换法进行数字波面重构时,存在一个附加的二次相位因子,该附加因子造成了再现像的相位畸变。采用最小二乘曲线拟合方法,通过多剖面计算得出数字相位掩膜进而对相位分布进行校正,并进行了理论分析和对比实验验证。结果表明,与常用的二剖面方法相比,能够对相位畸变进行更好的校正。这一结果对相位补偿问题的研究是有帮助的。     

非最小相位雷达通道均衡算法研究

在对雷达通道均衡的实验研究中发现,常用的基于傅里叶变换的算法往往效果不佳。原因是该算法获得的均衡器无法实现非最小相位。提出了一种雷达通道均衡算法,该算法通过对需要均衡的通道输出进行延迟,实现了可以获得非最小相位特性的基于傅里叶变换的均衡算法。通过仿真和实验,对该算法的性能进行了验证。结果表明,与原算法相比,新算法可以获得更好的幅度和相位一致性。     

基于希尔伯特变换的数字全息位相重构技术

为了提高数字全息重构的精度,采用希尔伯特变换的方法对数字全息位相重构进行了理论分析和实验验证。首先利用傅里叶变换滤除全息图中的0级项,然后运用希尔伯特变换对已经滤除0级项的全息图实现90°相移,并构造出解析信号,从而可以求出物体的包裹位相,最后利用最小二乘法进行位相解包裹得到物体的真实位相;并将希尔伯特变换法与常规傅里叶变换法重构的实验结果进行了对比和分析,获得了标准偏差的对比数据。结果表明,该方法比常规傅里叶变换法重构精度要高。这一结果对提高位相重构的精度是有帮助的。     

实时数字全息测量温度场研究

利用数字全息干涉术研究了气流温度场的分布,对实验中所采集的干涉条纹图像进行傅里叶变换,数字低通滤波和傅里叶逆变换处理以消除散斑噪声影响,确保了气流场干涉条纹相位信息的高对比度和低噪声,并对其进行提取和展开;根据理论研究的相位与折射率的关系求得气流场的温度分布,实验结果与热电测量的结果基本一致,表明了实时数字全息干涉术是一种测量温度场的有效方法,具有极好发展和应用前景。     

小波变换在傅立叶变换轮廓术中的应用

从小波变换本质、原理出发 ,说明它在提取条纹位相方面的应用 ,通过阐述小波变换与傅立叶变换两者之间的内在联系 ,将小波变换应用到傅立叶变换轮廓术中 ,并着重用傅立叶变换的原理对小波提取位相的原理进行详细解释。模拟结果表明 :小波变换在傅立叶变换轮廓术中的应用是正确的、可行的。     

变形分数傅里叶变换双随机相位加密技术

提出变形分数傅里叶变换双随机相位编码技术。详细阐述了编码与解码的光学原理,由于变形分数傅里叶变换比分数傅里叶变换多两个分数傅里叶变换阶次,所以,变形分数傅里叶变换双随机相位编码技术比分数傅里叶变换双随机相位编码技术增加了两重密钥,进一步提高了系统的保密性能。并进行了计算机模拟验证,结果证明该原理是正确的。     

基于计算全息的菲涅尔双随机相位加密技术

基于傅里叶计算全息技术,结合菲涅尔双随机相位加密系统,提出了一种数字图像加密方法。该方法以傅里叶计算全息图记录菲涅尔衍射双随机相位加密图像,傅里叶计算全息加密图像隐藏了原图像大小尺度信息,而且再现多个图像,必须针对加密图像共轭方可解密,提高了图像加密的安全性,并且解决了普通方法加密图像难存储的问题,作为原始明文的拥有者,两个随机相位板,应用波长,两次菲涅尔衍射的距离都可作为解密密钥。     

分数阶傅里叶变换的多项式相位信号DOA估计

针对多项式相位信号波达方向(DOA)估计研究较少的问题,提出了一种基于分数阶傅里 叶变换(FRFT)的多项式相位信号(PPS)的DOA估计算法。该算法首先通过多项式相位变换,估 计出PPS的最高阶相位系数,从而可以消除最高阶项。运用这一降阶思想,依次消除高阶项 ,这样PPS可降为线性调频(LFM)信号,然后将宽带的LFM信号转化为分数阶Fourier域窄带的 平稳信号。在相应的分数阶Fourier域,运用求根MUSIC算法对信号进行DOA估计,从而把LFM 信号的DOA估计推广到了PPS的DOA估计。理论分析和仿真实验表明,该方法能很好地估计出P PS的DOA,并且简洁。     

咀嚼过程人脸颊外形动态变化的光学三维测量

通过CCD摄像机快速获取由罗奇(Rochi)光栅投影到处于动态变化过程中人脸表面上的一系列变形条纹,经过傅立叶变换、频谱滤波、逆傅立叶变换及相位展开等处理后得到重建的一系列脸部颊面面形,再现处于咀嚼过程中的人脸颊部动态变化过程。     

基于快速局部频率估计和量化跟踪的UKF 相位展开算法

针对传统的无味卡尔曼相位展开算法效率和精度之间存在矛盾的问题,提出一种快速局部频率估计算法与量化质量图跟踪策略相结合的无味卡尔曼滤波(UKF)高效算法。快速局部频率估计算法首先利用二维傅里叶变换粗略计算出局部窗口内的复相位频谱的谱峰位置;然后,以谱峰为中心利用二维离散时间傅里叶变换快速算法计算出谱峰的精确位置,进而精确地获取局部频率值,得到UKF 相位展开系统模型所需的相位梯度估计值;最后,将UKF 算法与量化质量图跟踪策略相结合,利用量化质量图引导UKF 相位展开,进一步提高展开的效率。仿真实验验证了方法的有效性。     

条纹投影动态3维测量中相位高精度估计

为了提高条纹投影动态3-D形貌测量精度, 采用加窗傅里叶分析辅助相移的方法来减小运动导致的相移误差。首先采用加窗傅里叶分析法估计变形条纹间的实际相移量, 然后采用最小二乘法估计出变形条纹的高精度相位分布, 最后由估计的相位计算得到场景3维形貌。理论分析了物体运动对相移量的影响, 通过仿真研究了所提方法的相移量估计精度, 并搭建了实验系统进行验证。结果表明, 实验中采用所提方法的相位恢复精度达到0.1673rad, 比现有方法有明显提高。该方法用来提高条纹投影动态3-D形貌测量中相位精度是有效的。