采用相位图拼接的傅立叶变换轮廓术

针对在傅立叶变换轮廓术中,由于物体表面的阴影或突变而造成条纹的断裂或错位,从而影响物体三维面形重建的问题,提出了一种采用相位图拼接的傅立叶变换轮廓术。在同一参考平面上转动物体获得不同方位的变形条纹图像,由阴影或突变所造成的截断或错位条纹分布在变形条纹图的不同部位,相位值不可靠的点也分布在相位图的不同区域,对旋转前后重建物体在信息可靠区域内进行标记拼接,恢复物体表面完整的三维信息。实验证实了此方法的有效性及实用性。     

径向剪切干涉测量激光光束波前的研究

详细论述了环路径向剪切干涉（cyclic raial shearing interferometry,CRSI）测量激光光束波前的原理,介绍了傅立叶变换空间载波条纹相位提取方法,以及畸变波前的重建算法,给出了数值仿真结果,并且进行了实验研究,验证了该方法的有效性.     

2维载频条纹傅里叶变换轮廓术

为了在3维形貌测量中解决非连续物体所存在的非连续相位解包问题并提高测量精度,提出采用2维网格光栅作为空间载频条纹的傅里叶变换轮廓术。首先应用2维傅里叶变换对2维光栅条纹图像进行频谱分析;然后设计带通滤波器分离出两个1维变形光栅条纹,在1幅变形网格光栅条纹得到两个1维光栅各自所对应的包裹相位分布;最后应用查表法进行解包得到确定的调制相位分布,给出了详细的理论推导和实验结果。结果表明,采用2维网格光栅+查表相位解包法很好地解决了1维单一频率光栅条纹的低测量精度、1维双频光栅的频率混叠以及3维测量中高度不连续所存在相位解包问题,该方法是可行的。     

基于傅立叶变换的单步相移三维物体面形测量的新方法

本文将基于傅立叶变换的单步相移技术用于物体的三维面形测量,其中相移采用改变全息投影条纹再现参考光的角度来实现：相位解调采用Gauss算法对变形条纹进行平滑和截断连接处理,研究结果表明：该测量系统的测量精度高（达到0．01mm),测量系统装置简单,测量速度大大提高。     

基于CCD的莫尔条纹图像频域处理研究

面阵CCD采集双光栅干涉产生的莫尔条纹二维图像,进行扭转角测量.采集不同宽度的莫尔条纹图像,分别在频域进行快速傅立叶变换,对比分析频域图像,得到实际莫尔条纹图像的有效频率信息.分析滤波器的选择原则,选用陷波低通滤波器,去除频域图像中噪声,获得莫尔条纹有效信息.实验结果表明,莫尔条纹的频域处理远高于空域处理的精度,使扭转角测量精度达到1.2″.     

电子散斑干涉载频调制形貌测量技术

提出了电子散斑干涉(ESPI)载频调制测量物体形貌的方法.在ESPI中,物体表面的微小偏转可引入包含物体高度信息的载波干涉条纹,具有灵敏度高的优点.用摄像机采集该载波条纹图,利用傅里叶变换法可解调出物体高度的位相信息,从而实现物体的形貌测量.     

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.     

双频外差结合相位编码的相位解包裹方法

为了使用高频条纹进行一次外差完成相位解包裹,实现高精度测量,提出了双频外差结合相位编码的相位解包裹方法。首先,用两组正弦条纹获得两个包裹相位,进行外差处理得到外差相位;其次,相位编码条纹得到条纹级次后对外差相位展开;最后,由连续的外差相位对两个包裹相位进行展开,用最高频率的连续相位求得物体的相位信息。实验结果表明:RMS误差为0.038 mm。双频外差合成的周期不需要覆盖整个视场,打破了传统双频外差方法对频率选择的限制,可以用更高频率的条纹进行高精度测量。克服了相位主值误差对使用更高频率条纹进行高精度测量的局限性。     

三维面形测量中结构光场的非线性分析和校正

在基于数字投影的结构光三维面形测量中,相位测量轮廓术和傅立叶变换轮廓术是两种重要的方法,但由于受到CCD探测器光电响应的非线性、投影伽马的非线性以及环境光照等因素的影响,引起投影条纹正弦性的下降,最终导致相位和重建面形的误差.本文提出一种实用的结构光场生成方法,有效改善了结构光场的正弦性.从成像系统出发,通过理论推导,...     

一种新的小波变换空间载频条纹相位重建方法

为了从小波变换系数幅值中得到一种完备的可靠度因子,提出了一种新的子小波定义,并将其应用到空间载频条纹相位重建中。通过提取小波脊处的小波变换系数的相位,提取载频条纹相位信息。利用子小波定义,小波变换脊处的小波变换系数幅值同时包含了载频条纹的调制度信息和密度信息,能够有效地表示相位提取的可靠度。给出了新子小波定义在空间载频条纹相位重建中应用的严格理论论证,证明了在新子小波定义下的小波变换系数幅值可以作为相位提取的可靠度因子。计算机模拟和实验验证了所提方法的有效性。     

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.     

激光干涉粒子成像乙醇喷雾场粒子尺寸和粒度分布测量

研究了一种基于激光干涉粒子成像(IPI)技术的粒子尺寸测量方法。该方法是利用粒子散射光在成像系统离焦像面上所形成的干涉条纹图,采用小波变换和模板匹配提取条纹图像中心,利用傅里叶变换和修正Rife方法提取干涉条纹间距/条纹数,进而计算得到粒子尺寸大小,其测量精度可达到亚像素精度。对51.1μm的标准粒子进行了测量,粒径测量值为(49.79±0.41)μm,绝对误差1.31μm,并应用于乙醇雾场粒子测量,给出了沿x方向和y方向不同测量点处的瞬时雾场粒子的粒径分布、平均粒径以及索太尔平均直径(SMD)。     

傅里叶变换轮廓术中抑制零频的新方法

基于条纹投影的傅里叶变换轮廓术(FTP)是一种非接触、快速的光学三维面形测量方法.将短时傅里叶变换引入傅里叶变换轮廓术中,通过合适滑动窗口把变形条纹分成许多局部条纹段.计算每一个局部变形条纹的归一化傅里叶谱,提取零频分量,从中重构出变形条纹的零频分量.再计算原变形条纹的归一化傅里叶谱,并从中减去零频分量,以达到利用一帧变形条纹就可以抑制或消除零频分量对傅里叶变换轮廓术测量的影响,使得携带被测物体高度信息的基频分量的扩展几乎可以达到零频,而不发生混叠,相当于达到了π相移技术消除零频的效果.同采用π相移技术来消除背景光场的改进傅里叶变换轮廓术方法相比,此新方法仅需要对CCD获取的一帧条纹图进行处理,测量装置简单,随着计算机处理速度的提高,使傅里叶变换轮廓术能真正发挥其快速测量的优势.     

利用图像翻转和复域编码的离轴干涉载频消除

提出一种利用图像翻转和复域编码消除离轴干涉载频影响,进而实现相位恢复的方法。方法通过旋转样品干涉图180,得到翻转干涉图。样品干涉图与翻转干涉图首先被复数域编码为一幅合成的干涉图。继而进行傅里叶变换,可通过带通滤波器提取频谱中相互分离的共轭项用于相位恢复。通过逆傅里叶变换,可以获得含有样品干涉图和翻转干涉图的相位分布、载频信息的结果。通过除法运算,载频得以在无需复杂运算、解包裹、系统先验信息的情况下被消除。通过仿真和实验验证了算法的可行性。实验结果表明该方法可获得精确的相位恢复结果。在恢复薄相位样品时,该方法的恢复时间仅为原图像翻转方法的23.32%。     

从单幅干涉图中恢复相位的区间反转方法

提出了一种从单幅干涉图中直接恢复相位的区间反转方法。分析余弦函数正负号歧义问题,导出反余弦相位和相位2模之间的关系。由于在反余弦的(,2)区间需要对相位反转,将反转区间的确定问题转换为三段式折线拟合问题。利用遗传算法求解了折线的最小均方拟合,且使用最小二乘法估计了干涉图的载频,从而获得最佳相位估计。最后,分别对一维和二维合成条纹图进行测试,与传统的傅里叶变换方法和条纹分析方法比较,证实了提出方法的有效性和易用性。     

Measurement of phase and amplitude error distributions inarrayed-waveguide grating multi/demultiplexers based on dispersivewaveguide

We measured the phase and amplitude error distributions in InP-based arrayed-waveguide grating (AWG) multi/demultiplexers using Fourier transform spectroscopy with interferogram restoration. The interferogram restoration was used to reduce the effect of the group-velocity dispersion of the waveguide. It was based on a wavenumber scale transformation or a dispersion balance between two arms in the interferometer. We derived a criterion for choosing the appropriate restoration method by estimating the worst-case measurement error in the presence of second order dispersion. After selecting a method using the derived criterion, we obtained isolated fringe patterns, from which we were able to obtain the phase and amplitude distributions in 50 and 200 GHz AWGs. Using the obtained distributions, we examined the origin of the crosstalk and chromatic dispersion in InP-based AWGs. The results revealed that the main origin is phase error as found with SiO₂ -based AWGs     

干涉波前的恢复技术

提出了相位展开方法,用单张干涉图实现干涉波前的恢复,获取相位物体的相位差信息,并将其应用于重建波面经过温度场引起的相位变化,且与条纹跟追方法比较,获得了良好的效果。     

Three ways to implement interfacial techniques: application tomeasurements of chromatic dispersion, birefringence, and nonlinearsusceptibilities

Depending on the spectal width of the source illuminating an interferometer, measurement procedures can utilize either the whole interferogram, or only the fringe envelope, or only the fringe quick oscillations. With an ultraband spectrum source, a simplified adaptation of the methods of Fourier transform spectroscopy yields the variations of the test-fiber propagation constant over the whole wavelength-interval of the source. Chromatic dispersion can then be computed from a single interferogram. With narrower spectrum sources, only the fringe envelopes are utilized and yield measurements of mode delay, with application to chromatic and polarization mode dispersion. In this case, however, interferograms at several wavelengths are necessary. With even narrower spectrum sources, the fringe quick oscillations provide measurements of phase shifts, related to changes in the mode propagation constant, when outside perturbations are applied to the test fiber. A direct method for measuring the third-order nonlinear susceptibilities is discussed. In this case the outside perturbation is an intense pump laser field     

基于Goldstein滤波的数字散斑条纹图降噪方法

有效去除数字散斑条纹图中的噪声是散斑干涉测量技术中的关键问题。提出了一种基于Goldstein滤波的数字散斑条纹图平滑方法。该方法需要将散斑条纹图中的干涉相位转换为矢量空间中的单位矢量,并进行快速傅里叶变换(FFT),得到其频谱,然后对频谱进行加权处理,从而抑制噪声的频率成分,再将加权处理后的频谱变换到空间域,计算干涉相位,得到原始散斑条纹图的滤波结果。将该滤波方法运用于四步相移数字散斑干涉条纹图像处理。实验结果表明,该方法在滤除散斑噪声的同时能够有效地保护散斑条纹图的轮廓和细节信息,增强了散斑干涉条纹的对比度。     

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。