[發明專利]動態干涉儀子干涉圖的空間位置匹配方法

無效

• 申請號: 201310422931.6
• 申請日: 2013-09-16
• 公開（公告）號: CN103489186A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 陳磊;鄭東暉;周雅嫻;陳宇琪;周舒;李金鵬;李建欣
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

技術領域

本發明屬于光干涉計量領域，特別是動態干涉儀子干涉圖的空間位置匹配方法。

背景技術

動態干涉儀由于其良好的抗振性能從而廣泛應用于光學加工現場的在線測量之中。然而，現階段無論是采用單CCD還是多CCD采集干涉圖的動態干涉儀，雖然分光手段不同（棱鏡分光，一維光柵分光，二維正交光柵分光）但均存在移相干涉圖的空間位置匹配問題。目前采用的空間位置配準方法一般可以分為以下兩種：

一種是人工空間位置配準。該方案往往在分光前的光路中加入某銳利目標(如針尖)，由于分光后各成像器件均對該目標成像，子干涉圖中都有該目標的像。將四幅子干涉圖中單獨取出，人為識別目標像的尖端并讀取子干涉圖中該尖端的位置坐標，由于這些坐標點在實際上空間上是同一點，利用這些坐標進行子干涉圖空間位置匹配。該方法不需要進行算法上的考慮，但是對銳利目標成像質量要求較高，且對四幅子干涉圖中的銳利目標的識別包含人為因素，自動化程度不高。

另一種是采用圖像相關的方法進行空間配準。該方案一般先采用某種手段使子光斑成像同樣的圖像，即子光斑有相同的灰度圖像分布，采用圖像相關參數作為空間位置匹配評價參數，通過圖像的相關運算實現各子圖之間的空間位置匹配。該方法依賴于圖像灰度，可靠性容易受到成像質量、分光比例等誤差因素的干擾。

發明內容

本發明的目的在于提供一種精度高、可靠性強的動態干涉儀子干涉圖的空間位置匹配方法，方便、高效地實現動態干涉儀中子干涉圖的空間位置匹配。

實現本發明目的的技術方案為：一種動態干涉儀子干涉圖的空間位置匹配方法，包括以下步驟：

步驟1，采集動態干涉儀的空間移相干涉圖，并分割空間移相干涉圖中的各個子干涉圖為大小相同的子圖像，每個子圖像包含對應位置的整個子干涉圖；

步驟2，以其中一幅子圖像作為基準，采用相位相關法確定其它子圖像中子干涉圖與基準子圖像中子干涉圖的空間位置匹配誤差；

步驟3，根據空間位置匹配誤差，修正相位公式完成各個子干涉圖的空間位置匹配。

本發明與現有技術相比，其顯著優點為：（1）很大程度提高了動態干涉儀空間位置匹配的自動化程度，消除人為因素對空間位置匹配造成的影響；（2）降低了分光比例誤差、圖像灰度等因素對空間位置匹配造成的影響，提高了可靠性；（3）方法快捷簡單，且沒有附加任何輔助硬件，適用于大多數采用分光方案的動態干涉儀。

下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。

附圖說明

圖1是本發明動態干涉儀子干涉圖的空間位置匹配方法的硬件實驗裝置示意圖。

圖2是本發明動態干涉儀測得的空間移相干涉圖，包括A、B、C、D四個子干涉圖。

圖3是空間失配的移相干涉圖，其中(a)、(b)為分割后的兩幅子圖像，(c)為圖像(a)、(b)的坐標系。

圖4是實施例1中基于光柵分光的動態干涉儀移相干涉圖空間匹配結果。

具體實施方式

下面結合附圖及具體實施例，對本發明作進一步詳細描述。

動態干涉儀可以同時采集到幾幅具有固定移相量的子干涉圖，從該組子干涉圖中可以解算待測相位分布從而確定被測件的面形。采用分光方案的動態干涉儀一般采集到四幅移相子干涉圖，分別為I₁(x,y)、I₂(x,y)、I₃(x,y)、I₄(x,y)，移相相量大小為π/2，若不存在空間位置匹配誤差，則被測相位可以由下式解得：

然而若存在空間位置匹配誤差，用(1)式計算相位就會引入測量誤差。

結合圖1～4，本發明動態干涉儀子干涉圖的空間位置匹配方法，利用相位相關算法實現空間移相子干涉圖的空間位置匹配，包括以下步驟：

步驟1，采集動態干涉儀的空間移相干涉圖，并分割空間移相干涉圖中的各個子干涉圖為大小相同的子圖像，每個子圖像包含對應位置的整個子干涉圖，具體為：