对移相误差不敏感的四帧相位算法

应用相移干涉术测量物体表面微观形貌时,相移器的移相误差直接影响测量精度。在四帧干涉图情形下,推导出了对移相误差不敏感的相位解算方法。算法将相移误差因子作为中间可代换变量,它的大小随机变化不影响相位计算结果,即相位计算式与相移误差因子无关。对标准正弦样板进行的实验验证表明,该算法有效地抑制了移相误差对形貌测量的影响,进一步提高了表面微观形貌的测量精度和测量可靠性、提高了测量系统的整体性能指标。     

基于变曝光时间图像采集法提高SPR相位成像检测灵敏度

提高表面等离子体共振（SPR）阵列检测的灵敏度是蛋白质组学和药物发现与开发的迫切需要。提出了一种基于五步移相时域调制相位干涉成像的变曝光时间图像采集法,通过增大信号幅值来提高光强测量信噪比。在一个相位测量周期的5帧图像中,每帧图像都采用不同的曝光时间,使得每帧图像的灰度值达到最大,从而提高光强测量的信噪比,保证相位成像...     

时频域波前检测方法抗振性能研究

针对用于现场测试的移相干涉测量系统对振动的高度敏感而过于复杂的问题,提出一种可用于现场测试的小型化、抗振动的时频域波前检测方法.采集一系列连续移相的干涉图,通过对干涉图中各点时序光强序列的频谱进行宽带滤波获取相位统计信息.线性拟合相位统计信息后,对随机噪声的影响进行了多次取平均,将环境振动、移相非线性等非随机性扰动的影响归结为一个与像素坐标无关的值,实现了抗扰动的目的.仿真实验统计了λ/100波长精度要求下最大可承受振动的幅频积及其变化规律.研究结果验证了本方法的可行性,并为本方法在小型化移相干涉仪中的应用提供了依据.     

移相干涉图的旋转误差研究

提出了一种在移相干涉术中干涉图之间的相对旋转误差的修正方法.由于环境振动,图像传感器的微小相对旋转导致移相干涉图之间的相对误差并降低测量精度.以其中一幅干涉图作为空间方向基准,将其他干涉图与之比较.通过计算得到相对旋转误差角θ,在相应的移相干涉算法中反向旋转θ,达到修正旋转误差的目的.     

光纤激光器自混合干涉微位移测量研究

研究了光纤激光器自混合干涉效应测量微位移的方法.为提高自混合干涉的微位移传感测量精度,将正弦相位调制方法引入光纤激光器自混合干涉测量.光纤激光器外腔中使用相位调制器调制自混合干涉信号.采用四象限积分技术解调外腔相位得到位移测量结果,与高精度微位移平台位移参数对比,验证传感测量方法的可行性.位移测量精度远优于半个波长.此方法对全光纤高精度位移传感应用有重要意义.     

同步移相干涉术的相位测量原理

同步移相干涉测量术是指在瞬间同时采集三幅以上具有一定移相间隔的干涉图的一种干涉测量技术.本文对一种同步移相干涉测量系统进行了琼斯理论分析,推导出该同步移相干涉仪各帧干涉图对应点的光强表达式,从而确定系统所得的相邻干涉图之间的移相步长为π/2,并得出了对应的波面复原算法.     

扫描干涉光刻机相位锁定系统设计

针对扫描干涉光刻机干涉图形相位锁定需求,提出并设计了干涉图形相位锁定系统。该系统采用零差相位干涉仪实现干涉图形相位漂移的高速高精测量,采用声光调制器以高速高精移频的方式进行干涉图形相位调制,并通过闭环反馈控制实现相位锁定。实验结果显示:系统闭环控制可实现±1/25个干涉图形周期的锁定精度,系统具有良好的相位锁定性能。该系统具有光路短、易于装调、激光利用率高等优点,未来用于扫描干涉光刻机更具优势。     

基于傅里叶变换移相测量的相位测量轮廓术

移相误差是移相法相位测量轮廓术的主要误差来源,提出一种对实际步进移相值进行测量,消除移相误差对相位测量影响的算法,该算法将傅里叶变换相位测量和移相法相位测量相结合,利用傅里叶变换相位原理测量每次移相的实际相移量,然后根据相移实测值计算相位分布,进而获得物体表面蝗三维数据。该算法能够准确测量每步移相的实际相移量,不要求移相的均匀性和重复性,只需３帧图像就可解调出相位分布,不受移相误差的影响。仿真结果证实了该算法的有效性,实际图像数据处理结果表明,该算法可以基本消除由移相引起的误差。     

基于相移原理的便携式岩石三维形貌测量系统

针对岩石表面形貌复杂的特点和测量精度高的要求,提出了一种基于数字光栅相移原理的便携式岩石三维测量技术,该技术由相位移法、外差原理和相位高度映射三部分组成.相位移法和外差原理相结合能够自动完成相位展开,同时保持相移法原有的相位求解精度;然后根据相位展开后的相位图,利用相位高度映射算法来完成岩石的三维形貌测量.利用基于多频外差原理的三维测量技术建立了一套三维测量系统,该系统由一个CCD摄像机和一个数字光栅投影器组成.利用上述系统对一块岩石进行了测量实验,结果表明:该系统能够准确地完成岩石测量.     

基于移相法的三维面型测量系统优化算法研究

概述了基于相位测量的光学三维面型测量原理和移相法相位测量技术。针对移相法相位测量过程中的移相误差,结合优化的方法研究了传统五步移相算法的误差估计。根据相位展开原理,提出了加权最小二乘相位展开方法,并分别用两种不同的优化方法进行二维相位展开,对结果比较分析,验证了其性能与效率。     

一种高精度CCD测试系统的非均匀性校正方法

针对高精度光电耦合器件(CCD)测试系统中像素的非均匀性给测试结果带来较大误差的问题,根据引起图像像素非均匀性噪声的特性,建立了对应的图像模型.采用自适应阈值分割算法将图像二值化分离出有效使用像素,并提出了一种采用两点线性方法对非均匀性像素进行校正的算法.仿真实验采用高速面阵CCD采集由激光器发射的圆形光斑图像,并通过计算图像光斑的中心坐标进行了验证.结果表明,该算法能够将图像的复杂背景与光斑分离,可校正其像素的非均匀性,稳定光斑的像素灰度值.在相同条件下连续采集图像,图像光斑的中心坐标稳定.     

微光成像系统三维噪声测量及其分析

为了分别从时域和空域对微光成像系统的噪声特性进行测量和分析,分别建立了微光成像系统三维噪声模型及其测量系统,并对微光ICCD成像系统和CCD成像系统的三维噪声进行了测量与分析.测量结果表明:随着ICCD像增强器光阴极面照度的提高,空间噪声、时间噪声、信号总平均值和信噪比均升高,符合微光ICCD成像系统的实际性能.通过三维噪声分析,实现了区分微光ICCD(或CCD)成像系统中由成像面缺陷和死像素点形成的两种固定图案噪声,且对光锥耦合技术进行定性的评价.     

数字散斑干涉计量中的相位测量

针对散斑干涉计量的特点,结合相移相位测量技术,提出利用物体本身变化产生的相位变化来实现散斑干涉计量中相位的测量方法,从而得到不同时刻物体的相位变化.通过对计算机模拟漫射体产生离面倾斜的时变散斑图,计算其均方根误差值,进行了验证.     

A—bucket算法应用于表面形状检测的计算机仿真

介绍了一种能直接从干涉图上鉴别出移相的实际大小,而不需先进行校准的新的相位测量方法,并对该算法进行了计算机仿真试验。     

基于四步相移的相位差提取方法

针对散斑干涉中的相位差提取问题,在四步相移的基础上提出了一种求解相位差的新方法.该方法通过采集物体变形前后的各4幅图像,从理论上推导出相位差的一种新的数学表达式,避免了一般四步相移法求解相位差时出现的高频噪声问题和得不到真实的相位差包裹值问题.用该方法进行周边固定中心加载的圆盘模型实验,并与一般的四步相移法作比较.结果...     

改进的三步相位测量轮廓术

提出一种的可控制相移量的新三维测量方法,按照预定的相移量将三幅等相移正弦光栅图设定好,由投影仪投影该三幅光栅图到待测物体表面,对应采集三帧变形条纹图,通过改进的相位计算模型提取相位,结合高度映射公式计算出物体三维面形.新改进的方法可以有效地提高测量精度,仿真实验表明了该方法的有效性.     

面阵CCD高精度测量技术的应用

利用高分辨率面阵CCD,提出一种新的散射均匀光场照明的方法,通过边缘检测,像素细分技术使测量精度突破像素限制,实测精度为0．01mm。同时对影响系统精度的因素进行了分析并给出补偿措施,使面阵CCD高精度测量技术成功应用于生产实践中。     

用时间域相位解包法测量不连续物体的三维轮廓

针对传统相位解包方法不能测量不连续物体轮廓的问题,提出了一种基于时间域相位解包的傅里叶变换技术.该技术采用先投影一系列间距随时间变化的正弦条纹图到被测物体上,再用电荷耦合器件和图像采集卡来获取由物体面形调制而变形的条纹图,并沿时间轴对这些变形条纹做傅里叶变换、滤波和反变换,然后沿时间轴解包,得到图像上每个时刻每个像素点的相位.由此得到的相位值在像面内是相互独立并且是沿时间轴变化的,这个相位变化率包含有物体的高度信息.实验表明,该技术成功地解决了不连续物体的轮廓测量问题,与传统的空间相位解包方法相比,该技术最大的优点是能够方便、准确地测量不连续和大陡度物体的轮廓.