[发明专利]一种基于误差补偿的移相干涉信息处理方法

说明书

技术领域

本发明属于光学检测和数字信息处理技术领域，具体涉及一种基于误差补偿的移相干涉 信息处理方法，主要应用于移相干涉信息处理。

背景技术

随着现代光学技术的发展，高精度光学系统对光学加工和光学检测提出了越来越高的要 求。传统的干涉信息处理方法是条纹跟踪法，通过直接判断干涉条纹中心确定其序号来计算 被测量。由于受到条纹判断准确性、待测波面的起伏程度影响，这种方法精度有限，不能满 足高精度光学检测的要求。

1974年Bruning提出移相干涉技术以来，移相干涉技术有了广泛的应用。这种技术能够 减小噪声的影响，在干涉条纹对比度不好的情况下也能获得较好的结果；降低了光强分布不 均匀对测量精度的影响，避免了激光高斯分布带来的影响。这种技术的关键之一是利用移相 干涉图处理算法获得待测的相位分布。

移相干涉测量技术发展到至今已经有多种模式，主要包括等步长移相、定步长移相和随 机移相。Novak提出了几种移相量为任意值的等间隔多步移相算法，并且通过理论分析和仿 真实验找到每一种算法的最佳移相量，当移相量为最佳移相量时相位误差最小。这种算法对 移相误差抑制能力较好，但是无法有效抑制光源的不稳定和振动。ShouhongTang提出了一种 相移量为已知量的非等间隔五步移相算法，这种算法能有效抑制移相误差，但是无法抑制光 源的光强不稳定。

基于等步长移相干涉检测技术，在进行等步长移相干涉测量时，干涉场的光强分布可表 示为

I_n(x,y)＝A(x,y)+B(x,y)cos[φ(x,y)+δ_n(x,y)](1)

式中A(x,y)为背景光强，B(x,y)为调制光强，Φ(x,y)为待求解的相位分布，它包含了待测光波 波面的信息，δn(x,y)为引入的移相量。通过微位移移相控制系统在参考光和测试光之引入按 某种规律变化的移相量δn(x,y)，从而获得多组方程以求解出Φ(x,y)。令

B_cos(x,y)＝B(x,y)cos[φ(x,y)]

B_sin(x,y)＝-B(x,y)sin[φ(x,y)](2)

那么待求的相位分布可表示为

φ(x,y)=arctan[-Bsin(x,y)Bcos(x,y)]---(3)]]>

设定代表实际采集的移相干涉图，每一幅干涉图对应的权重为w_n，误差函数ε可表示为