[发明专利]一种动态干涉仪同步移相干涉图的空间位置配准方法

说明书

本发明公开了一种动态干涉仪同步移相干涉图的空间位置配准方法。该方法为：首先倾斜动态干涉仪中的参考镜，在同步移相干涉图中引入线性载频，采集载频同步移相干涉图，并分割为四个子干涉图；然后使用傅里叶滤波法解算每个子干涉图中的相位信息，并对其分别消倾斜，得到每个子干涉图所包含的待测相位信息；接着选取其中一个子干涉图包含的相位信息作为基准相位信息，采用快速相位相关配准法确定其他子干涉图包含的相位信息与基准相位信息的空间位置匹配误差；最后根据相位信息的空间位置匹配误差，确定子干涉图间的位置配准关系。本发明提高了动态干涉仪空间位置配准的自动化程度，空间位置配准的准确性和可靠性高，简单高效，适用范围广。

技术领域

本发明属于光干涉测量技术领域，特别是一种动态干涉仪同步移相干涉图的空间位置配准方法。

背景技术

动态干涉仪可以很大程度上抑制时变环境因素对测量结果的影响，可应用于光学加工现场的在线检测之中。动态干涉仪的特点是在同一时刻采集得到多幅同步移相干涉图。解算相位时，若干涉图位置失配，会引入相位误差。干涉图位置失配的原因主要有两点：1)多相机系统在不同位置采集干涉图，导致干涉图位置失配；2)单相机系统采集单帧图像，通过区域分割获取四幅相移干涉图，导致干涉图位置失配。为了保证相位复原精度，需要对干涉图的空间位置进行配准。

干涉图的空间位置配准方法分为人工空间位置配准和自动化空间位置配准两种：

人工空间位置配准法，是在待测面上加入特定的特征目标，该特征目标在各个分光路中所成的像存在于各个子干涉图中，将四幅子干涉图单独取出，人为识别目标像，对子干涉图中的像的位置坐标进行读取，由于这些坐标在待测面上对应的是同一点，利用这些坐标信息对子干涉图进行空间位置配准。人工空间位置配准方法不需进行算法上的考虑，但是对特征目标的成像质量要求较高，且对子干涉图中的目标识别包含人为因素，自动化程度不高。

自动化空间位置配准法中，有些方法依赖于图像灰度分布信息，所以可靠性受成像质量、随机噪声以及分光模块的分光比等因素的影响；有些方法以干涉图的边缘为特征，对干涉图进行位置配准，对干涉图的形状有特定要求，且干涉图边缘需成像清晰；有些方法只能应用于特定结构以及特定的测量场合，使得配准算法在实际使用有诸多限制；有些方法计算量大，配准效率不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种精度高、可靠性强、适用范围广泛的动态干涉仪同步移相干涉图的空间位置配准方法。

实现本发明目的的技术方案为：一种动态干涉仪同步移相干涉图的空间位置配准方法，包括以下步骤：

步骤1、倾斜动态干涉仪中的参考镜，在四个同步移相干涉图中同时引入线性载频，采集载频同步移相干涉图，并分割为四个子干涉图；

步骤2、采用傅里叶滤波法解算每个子干涉图中的相位信息并进行消倾斜，得到每个子干涉图所包含的待测相位信息；

步骤3、以其中一个子干涉图包含的相位信息作为基准相位信息，采用快速相位相关配准法，确定其他子干涉图包含的相位信息与基准相位信息的空间位置匹配误差；

步骤4、根据相位信息的空间位置匹配误差，确定子干涉图间的位置配准关系。

进一步地，步骤1所述的倾斜动态干涉仪中的参考镜，在四个同步移相干涉图中同时引入线性载频，采集载频同步移相干涉图，并分割为四个子干涉图，具体如下：

在动态干涉仪中，得到同步移相干涉图；倾斜参考镜，在四个同步移相干涉图中同时引入线性载频，使同步移相干涉图中背景光强的频谱和相位谱能够相互分离；采集载频移相干涉图，并对其进行分割，得到四个子干涉图I₀、I₁、I₂和I₃。