INSAR干涉图的相位解模糊处理

在INSAR处理技术中,相位解模糊非常困难,仍然是影响INSAR应用的一大瓶颈.考虑到优秀的干涉图滤波能使相位解模糊变得容易,提出了一种新的相位解模糊方案首先采用矢量滤波方法对干涉图进行较好效果的滤波处理,然后采用基于相干图(或伪相干图)的区域生长方法进行相位解模糊.实验采用了美国SIR-C数据和欧空局ERS-1/2数据,结果表明干涉图的矢量滤波和基于相干图(或伪相干图)的区域生长方法的综合利用可以成功进行相位解模糊.     

Tsallis相对熵引导的包裹相位修补

齿轮齿面形貌激光干涉测量中,由于容易受到多种噪声干扰,采集到的包裹相位图中会存在相位质量差的区域,解包路径经过这些区域会造成解包裹错误,降低测量精度。针对这一问题,根据干涉条纹图像的概率分布特点,本文提出一种基于Tsallis相对熵质量评价的包裹相位修补方法。该方法先利用高斯分布拟合阈值处理后的图像,再由Tsallis相对熵评价相位质量,最后修补质量较差的区域以提高相位解包裹质量。设计对比实验验证本方法的有效性,实验结果表明,该方法可以减少40%的相位残差点,并且有效提高了相位质量。该方法使用简单,准确率高,同样适用于其他移相光学领域。     

相位去包裹技术进展

散斑干涉、全息等光学测量技术的广泛应用,推动了相位去包裹研究的快速发展,迄今为止已提出了多种相位去包裹算法.文中对去包裹算法的研究进行了综述,简要叙述了各种算法的基本思想和方法步骤,并对它们进行了分析比较.     

相位去包裹技术进展

散斑干涉、全息等光学测量技术的广泛应用,推动了相位去包裹研究的快速发展,迄今为止已提出了多种相位去包裹算法.文中对去包裹算法的研究进行了综述,简要叙述了各种算法的基本思想和方法步骤,并对它们进行了分析比较.     

齿面干涉图像的相位解包裹算法对比研究

齿面干涉图像具有局部散斑、边缘杂散条纹、疏密不均和条纹粘连等噪声特征。为了寻找适用于处理齿面干涉图像噪声特征的解包裹算法,选取枝切法、相位导数偏差法的质量图引导法、最小二乘法、傅里叶变换轮廓术以及傅里叶变换的质量图引导法等 5 种算法,分析其对齿面干涉图像噪声处理的解包裹特点,通过对比分析解包裹相位图以及结果图中相位数据曲线,得出相位导数偏差的质量图引导法相比于其他算法解包裹精度高,能较好地抑制因噪声严重导致的解包裹相位突变、连续波动等问题。     

干涉条纹相位锁定系统

干涉曝光系统中干涉条纹的相位漂移会导致曝光对比度降低,为了有效抑制相位漂移,利用声光调制器对干涉光频率进行实时调制。分析了条纹漂移的特点,指出了主要干扰源是0~5 Hz的空气扰动。应用数值分析法得到了条纹漂移量与曝光对比度的关系曲线,并以此为依据提出了条纹锁定精度的目标值。针对所要达到的锁定精度,给出了系统硬件的选型方法,搭建了基于RTX的干涉条纹相位锁定系统。利用闭环辨识的方法得到了系统的参数模型,完成了反馈控制器的设计,最终实现了实时锁定条纹相位的功能。实验结果表明,在400Hz的控制频率下,干涉锁定系统能够有效抑制0~5Hz的低频扰动,干涉条纹相位漂移的3σ值可以控制在±0.04个条纹周期内,满足干涉光刻的曝光对比度要求。     

误差补偿技术在相位偏移干涉测量中的应用

在研究泰曼—格林相位偏移干涉仪测量原理基础上，分析了位移驱动器移相误差对五幅移相计算结果的影响，一阶线性误差和二阶非线性误差是相位偏移干涉测量技术中产生相位误差的主要因素；提出了五幅算法移相误差补偿技术，该方法直接从相位偏移干涉图中计算移相过程中存在的一阶及二阶移相误差，对五幅算法结果进行误差修正；采用玻璃平晶为测试对象，建立了泰曼一格林干涉仪移相误差补偿原理试验系统。试验结果表明在同时存在一阶移相误差及二阶移相误差情况下，采用提出的移相误差补偿方法可以将位移测量精度提高6倍，相当于采用氦氖激光器的倍程干涉仪中位移精度达到1．0nm。     

一种新的区域增长相位去包裹算法

相位去包裹是分析光学干涉系统相位图的一个关键环节,受各种噪声或欠采样的影响,传统的去包裹算法不能很好地恢复真实相位,误差会沿去包裹方向扩散,在真实相位图上形成"拉线"现象.提出了一种新的在品质图导引下基于路径预测的区域增长去包裹算法,该算法具有较强的抗噪声性能,即使存在少量欠采样点时仍能较好地去包裹.将其应用于三维面形测量中,可以有效地解决由于噪声、欠采样、低信噪比和低调制度等原因造成的相位畸变对正常去包裹的影响.文中给出了具体算法,并对人体石膏像模型进行了去包裹,结果验证了该方法的有效性和可行性.     

基于深度学习的结构光包裹相位展开算法北大核心CSCD

针对传统编码结构光多频时间相位展开算法在实际三维测量中,由于不可忽略的噪声和其他误差源所导致的条纹阶次错误,严重影响三维测量精度的现象,提出一种基于深度学习的多频绝对相位展开算法。通过复杂曲面模型三维重建实验验证了该算法的可行性,实验结果表明在不同程度高斯噪声影响下,该算法三维重建结果相较于传统多频外差算法测量精度更高。     

On a novel approach to evaluate Schlieren interferograms of axisymmetric refractive index fields

In Schlieren interferometry one often encounters axisymmetric refractive index fields which principally violate the general assumption of interferometry, namely the two-dimensionality of the phase object. However, there exist numerical methods capable to evaluate axisymmetric refractive index fields using the fringe distribution of interferograms. This paper describes a novel approach for evaluating Schlieren interferograms of axisymmetric refractive index fields. The suggested algorithm exhibits higher accuracy without constrains for large beam separation (where the interferometer sensitivity is higher) when compared to methods given in the literature. The computational performance has been controlled and compared by using analytical test functions.     

加速矩阵迭代收敛的加权参数

在传统的矩阵迭代法求解特征值的迭代过程中加入一个加权参数,加快了迭代的收敛速度,可以大幅度减少计算量,提高了计算效率。     

大视场双缝载频散斑干涉成像检测系统

针对大面积的动态检测对大视场角散斑干涉技术的需求,研究了一种基于4f成像的大视场载频散斑干涉系统。该成像系统由前置广角镜头和4f成像系统组成;利用双缝干涉产生稳定的载频,在其中一个狭缝上加入不同楔角的光楔来控制剪切量的大小。分析了4f系统的焦距与双缝的间距和载频值之间的关系;采用散斑场自相关标定了4f系统中散斑统计的平均尺寸。分析证明:采用孔距为2mm的双缝配合80mm焦距的4f系统可以实现2π/3的稳定载频。分别采用12mm和6mm的标准成像镜头测量了动态形变的橡胶板,实现了40°和65°视场角的散斑干涉检测系统。实验结果证明该系统能实现大视场测量,载频与剪切量调节相互分离,提高了散斑检测系统的效率。     

转子动平衡影响系数法改进

影响系数法是转子动平衡的重要方法。本文结合动平衡实践,针对平衡过程中影响系数法存在的一些问题(残余振动量偏大、配重质量受限等),提出了3种改进方法:即加权迭代最小二乘法、限制配重的最小二乘法和基于遗传算法的最小二乘法。经过模拟实验验证,本文提出的改进方法是可行的、有效的。     

数字全息干涉测量的时域和复数空间处理法

描写了一种新颖的在复数域处理数字全息干涉的方法.不同于一般的直接处理相位信息的数字相位相减法,本文提出的方法处理的是可以直接得出相位的复数信号.基于这种概念,本文提出了两种时域相位提取的算法.在这两种算法中,CCD相机感光原件的每一个像素做为一个新的独立的传感器,然后每个像素的复数信号作为时间的函数被测量和处理.这两种算法被应用于有台阶的物体的形貌检测,试验的结果证明,本文提出的算法优越于现在的数字全息通用的算法.     

树脂基复合材料内部离面位移场和应变场分布的动态测量

为了快速动态测量树脂基复合材料内部的受力变形情况,利用光学干涉谱域相位对照B扫描方法,对存在孔洞缺陷的树脂基复合材料样件内部的离面位移场和应变场进行了测量。分别对机械载荷和热载荷作用下的复合材料样件进行了弯曲变形和热变形实验,然后对实验中得到的相位差数据进行解卷绕,计算得出了材料内部的离面位移场分布和应变场分布。实验显示:得到的结果能够清晰反映复合材料内部缺陷周围受力变形的动态过程,观测到的材料应力集中区域的位移和应变明显大于完好部分,透视得到了测量材料表层以下1mm连续深度的变形情况。该方法能够实现亚微米级的位移场测量精度,并可对材料的变形过程进行动态测量,是一种进行材料力学特性分析的有效手段。     

System for automatic gauge block length measurement optimized for secondary length metrology

This paper presents a contactless system for automatic gauge blocks calibration based on combination of laser interferometry and low-coherence interferometry. In the presented system, the contactless measurement of the absolute gauge block length is done as a single-step operation without any change in optical setup during the measurement. The optical setup is combined with compact gauge block changer with a capacity of 126-ga blocks, which makes the resulting system fully automatic.The paper also presents in detail a set of optimization steps which have been done in order to transform the original experimental setup into the automatic system which meets secondary length metrology requirements. To prove the measurement traceability, we conducted a set of gauge block length measurement comparing data from the optimized system and the established reference systems TESA NPL A.G.I. 300 and TESA–UPC operated in Czech Metrology Institute Laboratory.     

基于视觉正交迭代法改进的激光跟踪姿态测量

针对航空航天、汽车船舶以及机器人应用等领域对姿态精准测量的需求,研究了一种基于视觉加权加速正交迭代(WAOI)的激光跟踪姿态角测量方法。首先阐述了测量系统组成、建立了数学测量模型,并分析了系统的主要误差源;其次在正交迭代(OI)的基础上,通过物方重投影误差设置参考点权重系数,引入常系数矩阵整合迭代过程中的冗余计算,提出了一种WAOI算法,并通过实验验证了算法的性能;最后搭建实验平台,利用精密二维转台对基于WAOI的姿态角测量进行精度评定。结果表明,在-20°～20°角度范围内,3～15 m测量范围内,方位角精度可达0.11°,俯仰角精度可达0.26°。相较比例正交投影迭代变化(POSIT),方位角和俯仰角测角精度均提升75%以上。本文提出的WAOI算法有效提升了激光跟踪姿态测量系统的精度。     

Multiplexing optical fiber low coherence and high coherence interferometric system with large range and high resolution for on-line measurement

A novel optical fiber sensing system multiplexing low coherence interferometry and high coherence interferometry that is endowed with large range and high resolution and is stabilized for on-line measurement is presented. An optical fiber Michelson interferometer performing measurement task in the system works in both modes of low coherence interferometry and high coherence interferometry simultaneously by employing a broadband light source and a fiber Bragg grating as an in-fiber reflective mirror. The amplitude of the measurand is determined by the low coherence interferometry while the value of the measurand is measured by the high coherence interferometry. Another optical fiber Michelson interferometer which is incorporated with the one performing measurement task stabilizes the sensing system for on-line measurement by exploiting an electronic feedback loop to reduce the influences that are resulted from environmental disturbances. The measurement range is 6 mm and the measurement uncertainty is less than 2 nm.