一种新的Fabry-Perot干涉条纹处理方法

介绍了一种提取Fabry-Perot(法布里-帕罗)干涉条纹圆心点坐标和条纹半径的新方法。首先对干涉图像依次进行二值化处理,对所得到的条纹强度曲线进行均平滤波和自适应滤波,根据条纹灰度值强度余弦函数分布的特点,对条纹灰度值数据进行最小二乘法拟合,获得条纹强度峰值坐标,通过精确的迭代算法,进而获得Fabry-Perot干涉条纹圆心点的坐标;然后再对干涉条纹进行圆周积分,从而可以确定每级Fabry-Perot干涉条纹的半径长度。该方法可提高计算精度,减小计算误差。

两种提取Fabry-Perot干涉条纹圆心的新方法

本文介绍两种提取FabryPerot干涉条纹圆心点坐标的新方法。首先对干涉图像依次进行二值化处理,对所得到的条纹强度曲线进行均平滤波和自适应滤波,根据条纹灰度值强度余弦函数分布的特点,对条纹灰度值数据进行最小二乘法拟合,获得条纹强度峰值坐标,然后通过本文介绍的算法,进而获得Fabry-Perot干涉条纹圆心点的坐标。

双波长同步干涉检测中基于莫尔条纹加乘变换的合成波长载频交叠干涉术

双波长同步干涉测量(SDWI)能够以更高的效率扩展传统单波长干涉测量的测量范围。但是难以直接从双波长同步干涉测量中生成的加性莫尔条纹包络线中解耦提取所需波长较长的拍频合成波长(λs)信息。本文提出了一种从加性莫尔条纹图中提取相位分布信息的合成波长载频交叠干涉术。通过莫尔条纹加乘转换,在得到乘性莫尔条纹图中,合成波长的干涉信息以叠加形式独立于其他波长的干涉信息。随后,从4帧乘性莫尔条纹图的频谱滤波提取出相移为π/2的合成波长移相干涉图。最后,对提取的4帧合成波长移相干涉图进行重新排列合成单一时空条纹图(STF)。通过将时域相移转换为空域载频,利用频谱滤波和傅里叶逆变换提取出合成波长的测试相位。与传统的双波长空域傅里叶变换解调理论相比,本论文方法在不消除背景分量的情况下,所需空域线性载频仅为前者的0.127倍左右。仿真和实验结果验证了本文方法的可行性和适用性。

基于干涉条纹成像的测角系统设计及其离轴测量精度

基于干涉条纹成像的测角系统测量精度随着测量范围的增大而下降,单纯提高精定位的细分倍数并不能提高测量精度。针对这一问题,本文围绕非成像系统的参数设计方法及大测量范围下的精度变化情况展开研究。建立了双光栅干涉系统及光楔阵列波前分割的数学模型,给出了近轴条件下非成像光学系统的参数设计方法。设计了一台一维高精度光学测角系统,并对该系统在整个测角范围内的测量误差进行了分析和计算。结果显示:利用本文提出的数学模型和方法,所设计的测角系统在[-5°,5°]的测量范围内,近轴区的测角分辨率为0.02″。随着测量范围的增大,干涉条纹相位非线性变化引起的精定位误差成为系统测角误差的主要来源,最大测量角度下精密轴的测量误差为0.42″。上述结果表明采用本文提出的模型和参数设计方法,可以设计出具有较高测角精度的光学测角系统。

白光和激光扩展光源协同调节白光等厚干涉条纹

白光等厚干涉条纹是迈克尔逊干涉仪等光程的标志,由于其可观察范围小导致调节困难。通过分析常规调节方法中存在动镜调节方向、速度和是否消除回程差不易确定以及实验者易失去耐心等问题,提出使用白光和激光扩展光源协同调节的方法。根据激光干涉条纹的形状和移动方向确定动镜调节的方向和速度以及回程差是否消除,使实验者集中注意力,获得良好效果。通过实时对比激光和白光等厚干涉条纹,加深学生对白光等厚干涉条纹特点的理解。

原子团温度对原子干涉陀螺条纹对比度的影响

原子干涉陀螺是基于冷原子物质波Sagnac效应测量相对于惯性参考系的转动角速度的一种陀螺仪,其转动时会在2条干涉传播路径之间额外产生相移,该转动相移中包含了垂直于拉曼光方向的纵向速度分量。一般认为入射原子团的纵向速度分布是导致原子陀螺干涉信号强度减弱和条纹对比度下降的最主要因素,但这忽略了与拉曼光方向平行的横向速度分布的影响。通过建立原子干涉陀螺的简单数学模型,定量分析2种分布对相同转速的影响程度,发现横向速度分布对最终干涉条纹质量非常关键,其比纵向速度分布容忍度更低。这要求在设计原子干涉陀螺系统时,需要更重视原子团的横向冷却效率,而不是只关注和转动相移相关的纵向速度分布部分。

浅海波导中水下目标辐射噪声干涉条纹的理论分析和试验结果

浅海波导不变量的研究是近30年来水声学中引人注意的课题之一。水下目标辐射噪声的直达波和海面、海底反射波之间的干涉现象可以认为是浅海波导的典型例子,直达波和反射波之间的干涉条纹对了解浅海波导的机理是非常有效的。本文给出由水下目标辐射噪声直达波和海面、海底反射波产生的干涉现象的理论分析,指出由海面反射波引起的干涉条纹集中在高频段,而由海底反射引起的干涉条纹既可能在低频段也可能在高频段,它与海底的声学特性密切相关。文中给出了干涉条纹图和目标位置、海洋环境以及接收传感器等参数的关系,指出干涉条纹具有双曲线的形状,而一族双曲线的渐近线为直线。海试给出了若干有趣的结果,部分数据处理的例子证实了理论分析的正确性。本文所述的理论与试验结果表明在一定条件下,干涉条纹图可以用于目标检测与识别。

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。

量块中心长度绝对测量中干涉条纹的自动判读

利用高分辨率的图像采集系统读取干涉条纹 ,是提高量块长度测量准确度的前提条件。该文介绍利用激光干涉与数字图像处理技术以及应用快速傅里叶变换 (FFT)分析干涉条纹方法 ,分析并解决量块中心长度的自动测量。系统采用了2个频率稳定的激光器 ,提高了视场照度和相干强度。分别在 2种波长下 ,自动测量量块中心干涉条纹小数部分。仪器由CCD摄取干涉条纹 ,计算机计算量块中心干涉条纹的位置。该方法不但提高仪器的自动化程度 ,而且能够提高测量精度。

基于干涉条纹跟踪实现纳米级位移测量的方法研究

设计了一套干涉条纹图像实时采集处理系统。在分析迈克尔逊干涉条纹特征表象的基础上 ,给出了通过跟踪干涉条纹的移动量测量被测对象纳米级位移量的理论公式 ;提出了干涉条纹特征点的提取与跟踪算法 :分段线性变换、方形窗口中值滤波和门限化边缘提取 ,给出了基于统计学原理的通过计算多条干涉条纹移动量获得被测对象纳米级位移量的计算公式。

可获得高衬比干涉条纹的实时全息记录方法

本文提出了一种可以获得高衬比的实时全息记录方法,它通过分析所记录的第一张实时全息图来获得拍摄最佳衬比实时全息图的拍摄参数,文中指出了拍摄最佳衬比实时全息图需要满足的条件,给出了理论分析和实验验证,实验结果与理论相符甚好,对于透明物体的实时法全息图.条纹衬比可接近最佳值1.

扭转变形测量的干涉条纹处理技术

利用光栅干涉原理进行船体扭转变形的测量。有别于传统干涉条纹的信息处理方法,提出了对条纹信息提取求船体扭转变形角的两种方法-条纹倾角法和条纹宽度法。条纹倾角法理论公式与测量坐标系中光栅的位置有关,针对光栅的所有位置关系分析,建立了条纹倾角法的统一公式;条纹宽度法理论公式与两光栅在测量坐标系中的位置无关,条纹宽度法的实验结果表明,变形误差为1.7″,证明测量原理正确,条纹处理方法精度可靠。

基于条纹中心线法的电子散斑干涉条纹信息提取

电子散斑干涉技术(ESPI)是光学测量的一种重要的方法,对ESPI条纹的信息提取是ESPI进行光学测量的关键步骤之一,本文在介绍电子散斑干涉条纹中心线法的基础上,开展了ESPI条纹图预处理和基于条纹细化算法的骨架线提取的研究,包括对细化的条纹进行修整、拟合,该方法可以实现条纹骨架的快速、准确的自动提取。设计了一套应力形变装置,运用电子散斑干涉条纹中心线法对试件表面的形变进行实际检测,得到测量结果,对结果进行了分析,实验测量值与实际相符。

InSAR干涉条纹图去噪方法的研究

分析了干涉条纹图中相位噪声的来源,介绍了几种专门用于InSAR干涉条纹图噪声滤除的方法,针对干涉条纹图的相位跳跃现象,提出了正余弦变换的方法解决相位跳跃的问题,并在此基础上提出了两种新的相位噪声滤除方法———正余弦均值滤波法和正余弦中值滤波法,最后进行了对比试验,证明了本文提出的方法具有噪声抑制效果好、边缘信息保持能力强、算法简单的特点。

一种基于干涉条纹频率的星载InSAR基线估计新方法

现有基于干涉复图像的基线估计方法采用平地假设并利用傅里叶变换估计条纹频率,应用于星载In-SAR时基线估计误差很大.本文针对星载InSAR,从基线计算公式和条纹频率估计两个方面对现有基于干涉复图像的基线估计方法进行改进,提出了一种基于干涉条纹频率的高精度星载InSAR基线估计新方法.在考虑地球曲率的情况下,推导了星载InSAR中基线与干涉条纹频率之间的精确关系式.通过引入半牛顿迭代法,精确估计每一像素点处的干涉条纹频率;对所估计的频率值进行线性拟合,进一步抑制噪声对条纹频率估计精度的影响,获得高精度的干涉条纹频率值,用于基线计算.最后,利用星载InSAR仿真数据进行基线估计,所得到的估计精度达到了厘米量级,结果验证了所提方法的有效性.

一种基于PASCO和Matlab的干涉条纹计数方法

为了精确、便捷地实现迈克尔逊干涉条纹的自动计数,提出了一种结合PASCO科学工作室和Matlab软件编程的计数方法。该方法利用PASCO科学工作室的高性能光传感器实时地采集迈克尔逊干涉中心条纹,再通过简单的Matlab编程来实现干涉条纹的精确计数,克服了现有的电路计数方式调试麻烦和CCD计数方式图像处理难度大的缺点。实验结果表明,提出的干涉条纹计数方法不但精确直观,而且简单实用。

基于希尔伯特变换的干涉条纹相位解调新算法

提出了一种新的应用希尔伯特变换解调干涉条纹相位的算法,可以从单幅干涉条纹图中解调出全场相位分布.在实际应用中,常借助傅里叶变换实现希尔伯特变换算法,但是会忽略负频率成分,造成相位信息的丢失.对于相位分布非单调变化的干涉条纹,提出了一种判断函数,用来计算相位信息零频率点的分布.利用相位的零频率点分布构造了一个二元模板,使用该模板对本文提出的两次希尔伯特变换法产生的包裹相位图进行修正.对修正后的包裹相位图进行解包裹处理,可以得到连续的全场相位分布.对该方法用计算机模拟进行了验证.

一种利用激光干涉条纹位相进行微位移测量方法

利用激光干涉条纹的位相,提出了一种简便、快速且精度很高的微小位移的测量方法。实验表明,计算程序是可行,测量精度可达1/360的条纹间隔,可实现光学亚微米和纳米尺度的测量。

基于旋滤波法的干涉条纹预处理技术

提出了一种新的基于旋滤波法的干涉条纹预处理方法。该方法根据条纹图灰度值梯度分布规律,只在干涉条纹切线方向进行中值滤波,它能有效地处理各种相干噪声而不会使条纹变模糊。实验证明该方法能有效地去除随机噪声、椒盐噪声以及由于光照不均匀引起的较大面积的亮斑或暗斑等噪声。对于亮斑或暗斑,其滤波效果要明显优于Gerchberg外插迭代算法。以WYKO相移干涉仪5次测量的面形平均值作为被测面形的参考值,则经过预处理后,抑制了噪声引起的局部误差,傅里叶变换法计算得到PV值的误差从未预处理的14.4%(全口径)、13.1%(95%口径)分别减小到3.4%(全口径)、1.5%(95%口径);RMS误差从28.7%(全口径)、23.3%(95%口径)分别减小到5.0%(全口径)、2.3%(95%口径)。

干涉测量系统中杂散条纹影响的抑制

为了抑制杂散条纹的影响,提出了一种简单实用的单幅三表面干涉条纹傅里叶分析法,它根据三表面干涉时各个表面干涉的条纹调制度不同,从三表面干涉图的频谱中提取测试面的频谱,从而准确地恢复测试面的面形。模拟结果证明了该方法的有效性,准确度可以达到/λ1 000。实验表明:单幅三表面干涉条纹傅里叶分析法得到的面形形状与波长调谐时域傅里叶变化法和涂消光漆法得到的结果基本一致,PV值和RMS值与波长调谐时域傅里叶变化法相差分别为0.001λ和0.004λ,与涂消光漆法相差分别为0.042λ和0.019λ。通过7次单幅三表面干涉条纹傅里叶分析法测量,得到PV和RMS值的重复性分别为0.007 8λ和0.002 6λ。