[發(fā)明專利]一種基于深度學(xué)習(xí)的干涉圖像相位解調(diào)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110885403.9
• 申請(qǐng)日: 2021-08-03
• 公開（公告）號(hào): CN113340211B
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫喜博;張穎;耿遠(yuǎn)超;馬文靜;黃晚晴;劉蘭琴;王文義;袁強(qiáng);胡東霞;鄧學(xué)偉;袁曉東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國工程物理研究院激光聚變研究中心
• 主分類號(hào): G01B11/02
• 分類號(hào): G01B11/02;G01J9/02;G06N3/08
• 代理公司: 北京同輝知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11357
• 代理人: 于晶晶

1.一種基于深度學(xué)習(xí)的干涉圖像相位解調(diào)方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1、參考光和測(cè)量光均為具有螺旋相位的偏振光束，測(cè)量光照射至物體上，參考光和測(cè)量光干涉形成瓣?duì)钋倚D(zhuǎn)的干涉圖像，當(dāng)物體發(fā)生位移時(shí)，隨機(jī)生成測(cè)量光與參考光之間光程差，位移前的干涉圖像與位移后的干涉圖像之間存在旋轉(zhuǎn)角度，采集干涉圖像并計(jì)算獲得旋轉(zhuǎn)角度；

步驟S2、將步驟S1中干涉圖像與旋轉(zhuǎn)角度形成輸入輸出數(shù)據(jù)集，將輸入輸出數(shù)據(jù)集分為訓(xùn)練數(shù)據(jù)集與測(cè)試數(shù)據(jù)集；

步驟S3、搭建卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，利用訓(xùn)練數(shù)據(jù)集對(duì)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行迭代優(yōu)化，直至利用測(cè)試數(shù)據(jù)集對(duì)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行驗(yàn)證時(shí)效果符合終止條件；

步驟S4、采集待解調(diào)的干涉圖像，并輸入到訓(xùn)練后的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，輸出待解調(diào)的旋轉(zhuǎn)角度，計(jì)算得到測(cè)量光相位變化信息。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于深度學(xué)習(xí)的干涉圖像相位解調(diào)方法，其特征在于，測(cè)量光與參考光之間光程差和旋轉(zhuǎn)角度的表達(dá)式為：，其中，表示旋轉(zhuǎn)角度，表示參考光和測(cè)量光拓?fù)浜刹畹慕^對(duì)值，表示線偏振光束的波長(zhǎng)，表示測(cè)量光與參考光之間光程差，在、和已知的條件下，計(jì)算得到。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于深度學(xué)習(xí)的干涉圖像相位解調(diào)方法，其特征在于，步驟S2中，通過生成系列隨機(jī)光程差，將步驟S1中干涉圖像與旋轉(zhuǎn)角度形成輸入輸出數(shù)據(jù)集。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于深度學(xué)習(xí)的干涉圖像相位解調(diào)方法，其特征在于，步驟S3中，所述卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型包含卷積層、激活層和全連接層，對(duì)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行訓(xùn)練調(diào)參時(shí)，全連接層利用梯度下降方法優(yōu)化損失函數(shù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于深度學(xué)習(xí)的干涉圖像相位解調(diào)方法，其特征在于，步驟S4中，卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型輸出待解調(diào)的旋轉(zhuǎn)角度后，依據(jù)測(cè)量光與參考光之間光程差和旋轉(zhuǎn)角度的表達(dá)式，計(jì)算獲得測(cè)量光相位變化信息。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于深度學(xué)習(xí)的干涉圖像相位解調(diào)方法，其特征在于，步驟S1中，采集干涉圖像的方法為：

激光器輸出的線偏振光束經(jīng)第一分束器分為參考光和測(cè)量光，所述參考光經(jīng)第一光場(chǎng)調(diào)控元件變?yōu)榫哂新菪辔坏木€偏振光束，并經(jīng)反射傳輸至第二分束器，所述測(cè)量光經(jīng)第二光場(chǎng)調(diào)控元件變?yōu)榫哂新菪辔坏木€偏振光束，并經(jīng)第二分束器照射至物體上，經(jīng)物體折返反射的測(cè)量光與參考光在第二分束器合束形成干涉光，獲取干涉圖像。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于深度學(xué)習(xí)的干涉圖像相位解調(diào)方法，其特征在于，步驟S1中，采集干涉圖像的方法為：

激光器輸出的線偏振光束經(jīng)光場(chǎng)調(diào)控模塊變?yōu)榫哂新菪辔坏膱A偏振光束，圓偏振光束分為參考光和測(cè)量光，且測(cè)量光分為垂直偏振光和水平偏振光，參考光、垂直偏振光和水平偏振光進(jìn)入不同光路并合束形成干涉光，獲取干涉圖像。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于深度學(xué)習(xí)的干涉圖像相位解調(diào)方法，其特征在于，步驟S1中，計(jì)算獲得旋轉(zhuǎn)角度的方法為：

參考光進(jìn)入?yún)⒖脊饴罚瑴y(cè)量光經(jīng)第一偏振分束器分為垂直偏振光和水平偏振光，水平偏振光進(jìn)入第一測(cè)量光路，垂直偏振光進(jìn)入第二測(cè)量光路，且參考光、垂直偏振光和水平偏振光均返回至分束器并合束，獲取第一參考干涉圖像和第二參考干涉圖像，改變第二測(cè)量光路的光程生成測(cè)量光與參考光之間光程差，獲取第一干涉圖像和第二干涉圖像；

第一干涉圖像與第一參考干涉圖像存在的旋轉(zhuǎn)變化形成第一旋轉(zhuǎn)角度，第二干涉圖像與第二參考干涉圖像存在的旋轉(zhuǎn)變化形成第二旋轉(zhuǎn)角度，在、和已知的條件下，借助測(cè)量光與參考光之間光程差和旋轉(zhuǎn)角度的表達(dá)式，計(jì)算得到第一旋轉(zhuǎn)角度和第二旋轉(zhuǎn)角度。