相移技术中五步等步长Stoilov算法的性能分析

Stoilov算法是近几年提出的一种五步等步长相移算法。有关文献中的误差分析表明 ,该算法的性能优于四步等步长Carr啨算法闹懈隽耍樱簦铮椋欤铮鏊惴ǖ恼繁泶锸?,采用线性误差理论详细分析了算法的性能 ,尤其是算法性能对相移步长的依赖关系。分析表明 ,可以选择一个最佳的相移步长以有效减少位相测量误差 :相移步长为 5 2°时可有效抑制二次相移量误差的影响 ;相移步长为 90°时可极大地减少光强误差的影响。最后给出了Stoilov算法与Carr啨算法和Hariharan算法的比较。

基于主成分分析和VU分解法的两步随机相移算法

为了平衡相位计算的精度和速度,大量的两步随机相移算法发展起来。提出了一种基于主成分分析和VU分解法的快速、高精度两步随机相移算法。首先,采用两步主成分分析法对经过滤波的两幅相移干涉图进行计算求出迭代初始相位;然后,利用没有滤波的两幅相移干涉图进行VU分解、迭代求出最终相位。通过模拟和实验结果对比表明:与四种性能良好的两步随机相移算法相比,对于不同的条纹类型、噪声、相移值及条纹数量,提出的算法综合性能最好,其精度最高,有效相移范围和有效条纹数量范围最大,当干涉图像素数为401 pixel×401 pixel时,提出的算法仅比格兰-施密特正交化法和两步主成分分析法多花费0.035 s。在理想情况下,提出的算法可以得到完全正确的结果。如果需要得到较高精度,最好能够提前抑制噪声,同时设置相移值远离0和π,条纹数量大于2。主成分分析和VU分解法无需滤波,花费近似非迭代算法的时间获得迭代算法的精度,其打破了迭代算法花费时间较多的限制,适合高精度光学在线检测,有广泛的发展前景。

基于二分法的极化相移反演降雨强度算法

降雨强度-极化相移模型的函数表达式较为复杂,难以导出反演降雨强度的解析式.模拟退火法是一种反演降雨强度的有效方法,虽其能够较好地反演降雨强度,但计算耗时较长.针对该问题,提出基于二分法的极化相移反演降雨强度算法.首先将降雨强度反演问题转化为函数零点求解问题;然后采用二分法进行模型解算,并给出了基于二分法的降雨强度反演算法;最后通过仿真实验对新算法的效率进行了验证.结果表明:与模拟退火算法相比,二分法能够在保证反演精度的前提下显著提升反演效率,将每次反演所需平均时间缩短约75%.

几种任意步距步进相移算法的误差分析与对比

介绍了到目前为止的几种任意步距步进相移算法，并针对相移干涉仪的两种主要误差———移相误差和探测器非线性误差进行了计算仿真，进而比较分析了它们对这这些误差的抑制能力，其结果可为实际应用合理地选择算法提供理论依据。

一种改进型Stoilov算法相位测量轮廓术

提出了一种采用主动控制相移量的改进型Stoilov算法,按主动设定的相移量事先设计好五幅完全等相移正弦光栅图,由计算机编程控制数字投影仪依次投影该五幅光栅至待测物体表面,并对应采集五帧变形条纹,用所设定的相移量直接替代Stoilov算法中由变形条纹图解算的相移量,提高了相位提取和三维重构准确度.实验结果表明,平均绝对误差优于0.07,均方差优于0.07.

基于扩展平均的多步相移算法及误差抑制特性比较

为满足移相干涉测量中纳米甚至亚纳米高准确度检测要求,需采用对误差敏感度更低的相移算法.基于扩展平均技术,在传统4步和3步算法的基础上分别推导了A类和B类5~13步相移算法公式,以5、6、7和13步算法为例,通过仿真及数值计算,比较了两类算法对相移器移相误差及CCD非线性误差的抑制特性.结果表明：同类算法下,步数越多的算法,对这两项误差的抑制效果越好,但达到一定步数后对测量的影响可以忽略;B类算法具有增强的移相误差抑制能力,在相移不准情况下可优先选用B类算法;A类算法对CCD非线性误差几乎完全免疫,而B类算法受一定CCD非线性误差影响,但对大多数高准确度CCD来说,其在常规检测中的影响可以忽略;由相移噪音引入的随机性测量误差的极大值要略大于相移噪音本身,且不同算法对相移噪音的抑制效果差别不大,因此相移噪音对测量的影响不可忽略.文中给出了不同误差影响下各算法引入波面检测误差的比较数据,研究结果可为实际干涉测量中最适相移算法的使用和选用提供理论指导及数据参考.

应用相移技术和迭代算法的综合鉴别联合变换相关器

把相移技术和迭代算法应用到综合鉴别联合变换相关中,计算机模拟结果表明,运用了相移技术和迭代算法后这种相关器的光能效率和鉴别率得到了很大提高,实现了高鉴别率和高光能效率的综合鉴别光学模式识别.进一步研究了输入噪声对相关器性能的影响,相关的抗噪声能力有待提高.

基于白光干涉测试技术的改进Carré相移算法

为了减小白光相移干涉法测量物体微观形貌时产生的误差,对极值法的搜索路径进行优化后与Carré相移算法相结合,提出一种基于白光干涉测试技术的改进Carré相移算法.该算法减小了光源扰动及电荷耦合元件散粒噪声带来的影响,且对相移器的线性误差不敏感,免去了相位解包裹过程,提高了运算效率.采用单刻线样块对扫描步距进行校准实现了光源中心波长的在线修正,减小了由于光源特性及环境扰动误差带来的影响.采用不同算法对标准粗糙度样块进行三维形貌恢复以及表面粗糙度的重复性测量实验,结果表明:该算法对表面粗糙度的测量结果较传统白光干涉算法准确度提高,测量重复性优于1%.

在CSOCT系统中抑制线性相移误差的校正算法

从理论上详细分析了经典相移算法对线性相移误差的敏感度,用频域和空域两种分析方法对定步长算法抑制线性相移误差的能力进行了分析。建立了含有线性相移误差复频域OCT空域分析法的仿真模型,并对测试样品进行了实验。实验结果表明,五帧相移算法对真实层析结构影响小,对镜像尾迹有完全的抑制作用,能够真正地实现100%的全量程的有效探测。

利用五帧相移算法进行纳米台阶高度的表征

描述了一种用于纳米级台阶高度表征的相移显微干涉测量方法,它被广泛用于高精度的表面测量上。系统采用集成了高分辨力(0.7 nm)电容传感器的纳米定位器实现移相、健壮的Hariharan五帧相移算法,利用ISO5436-1:2000国际标准对纳米台阶高度结构进行了评价。结果表明,该方法具有无损、快速和易于在晶片上进行的特点。系统测量的精度在纳米量级,重复性在亚纳米量级。

相移干涉三维形貌纳米检测及算法研究

基于相移干涉理论设计并实现了微平面三维形貌测试系统 ,针对三维形貌检测解包裹过程中出现的问题 ,改进了现有的残差点判断法 ,能够更加准确、快速地确定残差点的存在 .对相位解包裹算法进行了系统研究 ,分析了干涉图中残差对相位解包裹的影响 ,提出了一种基于二阶导数的区域增长解包裹算法 .在实际测量中 ,最终结果得到了明显的改善 ,证明了该方法的有效性 ,提高了系统精度 .采用此算法 ,系统的纵向测量误差小于 2nm .

基于改进Stoilov算法光学元件瑕疵检测

提出一种基于统计逼近的改进Stoilov算法,可以除去光学元件检测中展开相位时遇到的奇异点和超大误差,提高测量精度。通过重构瑕疵表面3维形貌,并对规则几何形状光学元件表面进行拟合,建立光学元件瑕疵检测理论模型,可以有效对光学元件表面瑕疵进行检测。把该算法和模型运用到光学平晶瑕疵检测中,测出光学平晶的微小划痕深度为40nm。

白光相移干涉法测量三维表面轮廓的算法及实现

依据白光干涉理论，利用相移干涉法，研究了三维表面轮廓测量的原理与系统构成，讨论了白光相移干涉法测量三维表面轮廓的算法和数据处理的实现过程．实验结果表明，测量结果和数据处理都可精确地满足被测工件的要求．

用待定系数法设计误差补偿相移算法(英文)

提出了一种以误差补偿为目的的新的相移算法设计方法—待定系数法 ,该方法首先在算法表达式中引入一系列待定参数 ,根据对误差补偿的要求提供约束方程 ,从而解出这些未知参数 .待定系数法使得算法设计和误差分析是同时进行的 ,改变了以往先设计算法再进行误差分析和评价的过程 ,由待定系数法导出的相移算法对算法设计中所考虑的误差源具有良好的补偿性能 .

用于定量分析朗契图的四步相移算法

通过传统的朗契检测法的物理光学原理和条纹分析中的相移技术相结合，推导出了定量分析朗契图的四步相移算法。

PMP中基于亚像素相移的噪音抑制算法

提出一种基于亚像素相移的噪音抑制算法,通过正弦条纹灰度的连续变化来实现亚像素相移,从而增加相移帧数.采用N-Bucket算法,解决了相移帧数增加后的计算量问题.模拟及实验表明,该方法可以有效地抑制噪音影响,提高测量准确度.

投影条纹相移法中图像饱和误差抑制算法研究

针对投影条纹相移法三维形貌测量中的图像饱和误差进行了深入研究,分析了基于条纹相移技术的图像饱和误差抑制算法的适用范围,推导了基于六步相移的饱和误差抑制算法公式.理论分析表明,相移条纹图的帧数越多,饱和误差抑制算法的适用范围越广.并通过数值模拟和实验进行了验证,基于六步相移的饱和误差抑制算法可以更加有效地抑制图像饱和引起的相位误差.

利用相关算法实现舵机系统相移分析

介绍了相关分析法的基本原理及其在舵机系统性能分析中的应用,实测了系统在特定输入频率下的响应曲线并对比分析了过零算法与相关算法在求系统相移中的结果,实验证明了相关算法较之传统的过零点法,具有误差小,一致性好,可信度高的优点,已经应用于舵机性能分析中,并取得良好的效果。

基于主元分析的随机相移算法

将统计理论中的主元分析应用到干涉条纹分析中,提出一种基于主元分析的随机相移算法。该算法先将多帧条纹数据分解成不相关的主元成分,然后从主元成分中提取2维相位信息。数值模拟结果表明:该算法不需要迭代运算就能从4帧完全随机相移干涉图中有效提取相位信息,运算时间少,精度高。实验结果表明主元分析相移算法比现有迭代相移算法更适合于随机相移干涉图分析。

激光器不稳定对多步相移算法相位提取精度的影响

实际移相干涉图像因受不同误差源的影响,不同相移算法的相位提取精度不同,导致实际干涉测量系统的检测精度也不同.文中以多步相移算法中的5、6、7、13步相移算法为例,仿真分析比较了不同相移算法因激光器波长不稳定和光强不稳定引入的面形检测误差.研究结果表明:激光器的波长不稳定和光强不稳定均在检测中引入了随机性误差;多次平均下,步数越多的算法因激光器波长不稳定和光强不稳定引入的误差越小但彼此差别不大,各算法对激光器不稳定引入的这两种误差的抑制效果均不明显.