一種應(yīng)用于光學(xué)元件多表面檢測的抗振方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種應(yīng)用于光學(xué)元件多表面檢測的抗振方法，該方法包括條紋圖像篩選算法、圖像相位修正算法，其特征在于，所述條紋圖像篩選算法根據(jù)圖像上若干空間點的灰度變化，分別計算各腔長產(chǎn)生信號的中心頻率，計算多個信號的相位分布，并根據(jù)各個信號的相位分布計算得到其灰度理論變化曲線，繼而通過排序法判定挑選灰度理論與實際灰度分布偏差最少的條紋圖像(振動干擾較少)；所述圖像相位修正算法根據(jù)相鄰的兩個采樣空間點的相位偏差和空間幾何位置進行相位圖像的全域相位修正；本發(fā)明專利技術(shù)所述的光學(xué)元件多表面檢測的抗振方法，可有效改善表面檢測的相位圖像質(zhì)量，避免振動等外部環(huán)境因素帶來的干擾和測量誤差。境因素帶來的干擾和測量誤差。境因素帶來的干擾和測量誤差。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種應(yīng)用于光學(xué)元件多表面檢測的抗振方法


[0001]本專利技術(shù)涉及光學(xué)元件的多表面檢測技術(shù)(即MST技術(shù))，特別是涉及一種應(yīng)用于光學(xué)元件多表面檢測的抗振方法。

技術(shù)介紹

[0002]在實際工程中，光學(xué)元件面形檢測使用的最主要的方法是移相干涉法。但是在實際操作中，測量平行平晶等光學(xué)元件時，將發(fā)生多表面干涉的現(xiàn)象，而采用基于波長移相調(diào)諧的原理，針對不同厚度下的平行平晶設(shè)置不同的測試腔長，使待測平行平晶前后面反射波前形成的干涉條紋強度變化頻率可以在頻率區(qū)分開來，就可以使用快速傅里葉變換(FFT)算法，從多表面干涉條紋中提取出各個腔體兩個表面的綜合相位信息，進而通過計算得到待測表面的面形信息。
[0003]多表面測量激光干涉儀提供了一個前所未有的嶄新的測量方式和能力，傳統(tǒng)的激光干涉儀應(yīng)用是測量兩個面的波前變化，也就是說測量一個由兩個面所形成的腔。但是，如果所測量的是一個沒有經(jīng)過鍍膜的平行平板，則就會產(chǎn)生兩個疊加的干涉條紋(三個腔所形成)，這樣就會干擾標準的位相干涉測量分析。目前的多表面激光干涉儀，采用多表面檢測技術(shù)，通過波長調(diào)制技術(shù)和傅立葉變換方法，可以進行三個甚至四個平行面測量。
[0004]然而，在目前的多表面檢測技術(shù)中，外部干擾和振動是實際工況無法避免的問題，為此，本專利技術(shù)通過干涉圖像的篩選和相位分布圖像的補償算法設(shè)計，實現(xiàn)多表面檢測技術(shù)應(yīng)用過程中外部環(huán)境振動的抑制和避免。

技術(shù)實現(xiàn)思路

[0005]本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是提供一種應(yīng)用于光學(xué)元件多表面檢測的抗振方法，實現(xiàn)多面面分離相位提取技術(shù)抗振效果和檢測精度的有效改善。
[0006]本專利技術(shù)解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提供一種應(yīng)用于光學(xué)元件多表面檢測的抗振方法，該方法包括條紋圖像篩選算法、圖像相位修正算法，其特征在于，所述條紋圖像篩選算法根據(jù)圖像上若干空間點的灰度變化，分別計算各腔長產(chǎn)生信號的中心頻率，計算多個信號的相位分布，并根據(jù)各個信號的相位分布計算得到其灰度理論變化曲線，繼而通過排序法判定挑選灰度理論與實際灰度分布偏差最小的條紋圖像(振動干擾較少)；所述圖像相位修正算法根據(jù)相鄰的兩個采樣空間點的相位偏差和空間幾何位置進行相位圖像的全域相位修正；本專利技術(shù)所述的光學(xué)元件多表面檢測的抗振方法，可有效改善表面檢測的相位圖像質(zhì)量，避免振動等外部環(huán)境因素帶來的干擾和測量誤差；
[0007]所述條紋圖像篩選算法，根據(jù)圖像上若干空間點(本專利技術(shù)所設(shè)置采樣點如圖1所示)的灰度變化，通過傅里葉變換技術(shù)，分別計算各腔長產(chǎn)生信號的中心頻率，得到各個信號的相位分布，在多表面反射情況下，可得波長移相的起始干涉信號相位，而在每個空腔形成的干涉信號當中，由波長變化引入的相移可得。因此，所述不同干涉組形成的干涉條紋強度變化頻率信息各不相同，從而可以通過頻域濾波的方法提取出待測表面頻率信息，通過
反正切算法計算得到相對應(yīng)的相位變化信息。
[0008]所述排序法判斷方法的原理是：根據(jù)上文采樣點各個本征模態(tài)信號的相位分布(Φ
(M,N)，
M為采樣點數(shù)量，N為本征模態(tài)信號的數(shù)量)，合成計算得到其灰度理論變化曲線G
k
(k為干涉條紋圖像的采樣數(shù)量)；根據(jù)所述的灰度理論變化曲線G
k
和若干灰度采樣點的灰度分布G
k
?0，作差后得到采樣點灰度偏差：Δg＝|G
k
?0?
G
k
|(原理示意圖如圖2所示)；同理，計算圖像M個采樣點所有灰度偏差，并計算各幀干涉圖像(數(shù)量為k)的平均灰度偏差所屬灰度平均偏差即反映了各幀干涉圖像受到振動和干擾的程度，基于排序法，篩選出受干擾最小的干涉圖像I0，繼而根據(jù)干涉圖像I0，分別計算各個表面的相位分布Ψ1，Ψ2，Ψ3(以三表面為例)；
[0009]所述干涉條紋圖像上的若干空間點(數(shù)量M)的選擇，其示意圖如圖1所示，采樣點均勻、等距分布在CCD陣列上，以保證所選取的點盡可能的反映圖像的整體灰度變化，選擇數(shù)量兼顧采樣數(shù)量和計算效率兩個方面；本專利技術(shù)所述方案取M＝16，即采樣點的空間坐標為其中，m,n分別為條紋圖像的行和列的最大值，i，j＝1，2,3
…
7；
[0010]所述圖像相位修正算法，是針對所選擇的干涉圖像I0對應(yīng)相位分布圖像的進一步修正，其基本原理為：根據(jù)各離散采樣點的相位偏差，對所有相位分布進行修正，以進一步消除振動等因素所引起的相位偏差；所述I0對應(yīng)相位圖像各個像素點的修正因子記為由上文可知，M個采樣點的相位偏差表示為：故所述的相鄰兩個采樣點的相位偏差可記為：若按行索引進行相位修正，該臨域內(nèi)各像素點的相位修正因子可記為：故，相位圖像各像素點修正后的相位可表示為：有益效果
[0011]由于采用了上述的技術(shù)方案，本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點和積極效果：本專利技術(shù)利用條紋圖像篩選算法、圖像相位修正算法，實現(xiàn)了高質(zhì)量干涉條紋圖像獲取和相位圖像的修正，在很大程度上消除了外部環(huán)境振動所引起的測量誤差；因此，該技術(shù)有助于多表面檢測技術(shù)(MST技術(shù))獲得更高的測量精度和更好的檢測效果。
附圖說明
[0012]圖1是本專利技術(shù)的采樣點設(shè)置示意圖；
[0013]圖2是本專利技術(shù)所采用的條紋圖像篩選算法原理示意圖；
[0014]圖3是本專利技術(shù)所采用的相位修正算法原理示意圖；
具體實施方式
[0015]下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本專利技術(shù)。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本專利技術(shù)
而不用于限制本專利技術(shù)的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本專利技術(shù)講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本專利技術(shù)作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0016]本專利技術(shù)的實施方式涉及一種應(yīng)用于光學(xué)元件多表面檢測的抗振方法，該方法包括條紋圖像篩選算法、圖像相位修正算法；所述條紋圖像篩選算法根據(jù)圖像上若干空間點的灰度變化，分別計算各腔長產(chǎn)生信號的中心頻率，計算多個信號的相位分布，并根據(jù)各個信號的相位分布計算得到其灰度理論變化曲線，繼而通過排序法判定挑選灰度理論與實際灰度分布偏差最小的條紋圖像(振動干擾較少)；所述圖像相位修正算法根據(jù)相鄰的兩個采樣空間點的相位偏差和空間幾何位置進行相位圖像的全域相位修正；本專利技術(shù)所述的光學(xué)元件多表面檢測的抗振方法，可有效改善表面檢測的相位圖像質(zhì)量，避免振動等外部環(huán)境因素帶來的干擾和測量誤差；
[0017]所述條紋圖像篩選算法，根據(jù)圖像上若干空間點(本專利技術(shù)所設(shè)置采樣點如圖1所示)的灰度變化，通過傅里葉變換技術(shù)，分別計算各腔長產(chǎn)生信號的中心頻率，得到各個信號的相位分布，在多表面反射情況下，波長移相的起始干涉信號相位可寫為：而當波長發(fā)生變化時，存在如下關(guān)系：式中：υ為對應(yīng)的信號頻率，其表達式為：而在每個空腔形成的干涉信號當中，由波長變化引入的相移變化量可表示為：其中：p，q是反映雙光束路徑的整數(shù)；n0是波長為λ0時的折射率；T為被測件的厚度；是被測件折射率隨波長的變化率。以三表面為例，以上表達式可簡化為：因此，所述不同干涉組形成的干涉條紋強本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】

【技術(shù)特征摘要】
1.一種應(yīng)用于光學(xué)元件多表面檢測的抗振方法，該方法包括條紋圖像篩選算法、圖像相位修正算法，其特征在于，所述條紋圖像篩選算法根據(jù)圖像上若干空間點的灰度變化，分別計算各腔長產(chǎn)生信號的中心頻率，計算多個信號的相位分布，并根據(jù)各個信號的相位分布計算得到其灰度理論變化曲線，繼而通過排序法判定挑選灰度理論與實際灰度分布偏差最少的條紋圖像(振動干擾較少)；所述圖像相位修正算法根據(jù)相鄰的兩個采樣空間點的相位偏差和空間幾何位置進行相位圖像的全域相位修正。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的條紋圖像篩選算法，其特征在于，所述條紋圖像篩選算法根據(jù)圖像上若干空間點的灰度變化，分別計算各腔長產(chǎn)生信號的中心頻率，計算多個信號的相位分布，并根據(jù)各個信號的相位分布計算得到其灰度理論...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：祝沛，李志松，翟天保，
申請(專利權(quán))人：上海乾曜光學(xué)科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：