[发明专利]一种用于像素响应频域测量的动态干涉条纹畸变矫正方法

权利要求书

1.一种用于像素响应频域测量的动态干涉条纹畸变矫正方法，所述方法包括：

步骤1)调节激光束频差为0，在CMOS图像传感器表面产生静态干涉条纹，CMOS图像传感器在一段时间内以固定帧频进行曝光采集一组静态干涉条纹图像；对静态干涉条纹图像进行预处理，获得预处理后的静态干涉条纹图像；

步骤2)对步骤1)所得到的预处理后的静态干涉条纹图像进行处理，得到静态干涉条纹的真实空间频率；

步骤3)调节激光束存在一定频差，保持实验条件与步骤1)相同，在CMOS图像传感器表面产生动态干涉条纹，CMOS图像传感器在一段时间内以固定帧频进行曝光采集一组动态干涉条纹图像；对动态干涉条纹图像进行预处理，获得预处理后的动态干涉条纹图像；

步骤4)对步骤3)所得到的预处理后的动态干涉条纹图像进行处理，得到动态干涉条纹的受到卷帘快门影响的空间频率，以及每个像素输出的对比度和相位；

步骤5)利用步骤2)所得的静态干涉条纹的真实空间频率，和步骤4)所得到的受到卷帘快门影响的空间频率，计算得到动态干涉条纹的移动速度；

步骤6)利用步骤2)所得的静态干涉条纹的真实空间频率和步骤5)得到的动态干涉条纹的移动速度，对步骤4)中所得的每个像素输出的相位进行矫正，得到畸变校正后的像素输出相位；

所述步骤2)的具体实现过程为：针对预处理之后的静态干涉条纹图像，利用下式(1)对其进行拟合，得到的静态干涉条纹的真实空间频率的横向分量k_x和纵向分量k_y：

g_mn＝B(1+Vcos(k_xn+k_ym+φ₀)) (1)

其中，m为像素的行序号，n为像素的列序号，g_mn是静态条纹图像中第(m,n)像素的值，B为输出值的直流偏置值，V为输出的对比度，φ₀为初始相位值；

所述步骤4)具体包括：

步骤4-1)t时刻动态干涉条纹图像的(m,n)像素的输出值g_mn(t)满足：

其中，B_mn为(m,n)像素输出值的直流偏置值，V_mn为(m,n)像素处条纹的对比度，为(m,n)像素的像素响应函数Q_mn(x,y)的傅里叶变换，即像素响应函数的频域表示，t_d是卷帘快门相邻两行像素曝光时刻的差值，v_x和v_y是动态条纹移动速度的x轴方向和y轴方向的分量，Δω为两根光纤输出的频差；

对(m,n)像素的多个输出值用最小二乘法拟合，求得(m,n)像素输出的对比度V_mn和相位

步骤4-2)对相位进行解包裹，得到所有像素输出的解包裹相位

步骤4-3)对所得的解包裹相位用下式(3)进行拟合，得到动态干涉条纹的受到卷帘快门影响的空间频率的横向分量和纵向分量

2.根据权利要求1所述的用于像素响应频域测量的动态干涉条纹畸变矫正方法，其特征在于，所述步骤1)和步骤3)的预处理包括：减去暗场图像、扣除暗噪声和本底噪声，进行平场修正，将所有图像进行平均减少随机噪声。

3.根据权利要求1所述的用于像素响应频域测量的动态干涉条纹畸变矫正方法，其特征在于，所述步骤5)的具体实现过程为：使用静态干涉条纹的真实空间频率横向分量k_x和纵向分量k_y，和动态干涉条纹的受到卷帘快门影响的空间频率横向分量和纵向分量计算动态干涉条纹移动速度的横向分量v_x和纵向分量v_y：

其中，t_d是卷帘快门相邻两行像素曝光时刻的差值。

4.根据权利要求3所述的用于像素响应频域测量的动态干涉条纹畸变矫正方法，其特征在于，所述步骤6)的具体实现过程为：

矫正后的像素输出相位为：