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光学元件干涉图数据的采集和处理方法研究

作　者: 吕绪浩
导　师: 王春阳
学　校: 长春理工大学
专　业: 电子科学与技术
关键词: 干涉图移相干涉术图像采集 DM642 相位解包
分类号: TP274.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 2次
引　用: 0次
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内容摘要

本文围绕基于干涉图的光学元件检测问题展开,了解了现代光学元件的检测技术,总结了常用的测量方法,可分为探针式测量和光学测量两类,光学测量法包括载波法和相移法。本文以相移干涉理论为基础,分析了移相干涉技术的测量原理,介绍了偏振法、光栅法、压电陶瓷法等常用移相装置的原理,论述了系统的结构设计,包括干涉仪、移相系统、图像采集系统和数据处理及控制系统,概括性介绍了各部分的检测流程。搭建以DSP开发板为核心的图像采集系统,编写图像采集程序,采集了相移量分别在0,±π/2,±π时的五幅干涉图。以人工模板提取干涉图有效区域,对干涉图进行均值滤波、中值滤波和旋滤波等去噪预处理,保证相位场的连续性。分析了不同相移算法的设计方案和原理,研究了三步、四步和五步定步长相移算法对系统误差的敏感性,证明五步法对相移误差和探测器二次非线性误差不敏感。深入研究了相位解包裹的数学模型,阐明了枝切法、质量导向图法和最小二乘法的解包原理,提出了一种基于边缘提取的解包新算法,并进行了实验研究。本论文的研究成果对移相数字波面干涉仪的研制有积极的推进作用。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章绪论  8-15
  1.1 课题研究的背景和意义  8-9
    1.1.1 光学元件制造发展特点  8-9
    1.1.2 光学元件检测的重要性  9
  1.2 光学元件检测技术  9-12
    1.2.1 光学元件检测参数  9
    1.2.2 光学元件表面形貌测量技术  9-12
  1.3 国内外研究现状  12-13
  1.4 本论文的研究工作和内容安排  13-15
第二章移相干涉仪的结构设计  15-21
  2.1 相移干涉术原理  15-16
  2.2 移相装置和方法  16-18
  2.3 移相干涉系统实验装置  18-20
  2.4 本章小结  20-21
第三章图像采集系统  21-30
  3.1 硬件系统搭建  21-26
    3.1.1 DM642数字信号处理器  22
    3.1.2 存储空间  22-25
    3.1.3 视频采集和解码  25-26
  3.2 系统软件设计  26-29
    3.2.1 初始化  27
    3.2.2 图像的捕捉  27-28
    3.2.3 数据的传输和存储  28-29
  3.3 本章小结  29-30
第四章干涉图预处理  30-35
  4.1 相位场  30
  4.2 有效区域的选取  30-31
  4.3 干涉图滤波  31-34
    4.3.1 常用的滤波方法  32
    4.3.2 旋滤波  32-33
    4.3.3 滤波效果对比  33-34
  4.4 小结  34-35
第五章相移算法的设计  35-43
  5.1 相移算法设计方案  35-37
  5.2 相移算法设计举例  37-39
  5.3 误差敏感性分析  39-42
  5.4 小结  42-43
第六章相位解包裹  43-53
  6.1 相位解包裹原理  43-46
    6.1.1 相位解包裹模型  43-45
    6.1.2 相位解包裹分析  45-46
  6.2 相位解包算法  46-52
    6.2.1 路径跟踪算法  46-48
    6.2.2 路径无关算法  48-49
    6.2.3 基于边缘提取的解包新算法  49-52
  6.3 小结  52-53
第七章总结和展望  53-54
  7.1 工作总结  53
  7.2 研究展望  53-54
参考文献  54-57
致谢  57

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