[发明专利]高精度短相干光三维形貌快速测量算法

权利要求书

1.一种高精度短相干光三维形貌快速测量算法，其特征在于，方法步骤如下：

步骤1、在干涉图像采集的过程中，在指定总行程内进行相位步进量为π/2的时序垂直扫描，且每进行一次扫描由CCD记录一幅干涉图像；转入步骤2和步骤3；

步骤2、在时序垂直扫描记录干涉图像的同时对采集得到的干涉图像进行对比度的计算，得到视场中每一个像素点关于所有干涉图像的对比度变化信号；再对所有像素点的对比度变化信号进行重心法处理，得到视场中所有像素点对比度最大位置，即对应扫描步数的垂直扫描粗相位f_v(x，y)，转入步骤4；

步骤3、在时序垂直扫描记录干涉图的同时对采集得到的干涉图像进行正交解调算法处理，得到视场中所有像素点的相位信号；接下来将相位信号除以相位步进量得到视场中所有像素点的高精度零光程差位置即对应扫描步数的移相扫描精相位f_p(x，y)，转入步骤4；

步骤4、将对应扫描步数的垂直扫描粗相位与对应扫描步数的移相扫描精相位做差，即f_v(x，y)-f_p(x，y)，得到中间变量，对其进行4的倍数取整计算得到形貌中间变量f_r(x，y)，将形貌中间变量与对应扫描步数的移相扫描精相位f_p(x，y)相加得到对应扫描步数的三维形貌f_h(x，y)，转入步骤5；

步骤5、将对应扫描步数的三维形貌f_h(x，y)进行阶跃形貌处蝙蝠翼效应存在与否的判断，若判断存在蝙蝠翼效应则采用蝙蝠翼校正算法进行阶跃形貌处蝙蝠翼效应的校正，得到去除蝙蝠翼效应的对应扫描步数的三维形貌，转入步骤6；若判断不存在蝙蝠翼效应，对应扫描步数的三维形貌f_h(x，y)即为高精度大量程三维形貌，具体如下：

蝙蝠翼效应校正算法是将对应扫描步数的三维形貌做横向的差分处理，可得到对应扫描步数的三维形貌中某一像素点与其左右像素点对应形貌高度的差值，将两个差值相乘，对乘积结果进行判断，若其小于-0.25则认为存在蝙蝠翼效应，此时将该像素点的形貌高度值替换成其左右像素点形貌高度值之和的一半，接下来使用同样的方法将对应扫描步数的三维形貌做纵向的差分处理及蝙蝠翼效应的判断和校正，对视场中所有像素点处理之后，得到去除蝙蝠翼效应的对应扫描步数的三维形貌；

步骤6、将去除蝙蝠翼效应的对应扫描步数的三维形貌乘以对应相位步进量的步长距离得到高精度大量程三维形貌。

2.根据权利要求1所述的高精度短相干光三维形貌快速测量算法，其特征在于：所述步骤1中，指定总行程根据所需干涉图像的数量与相位步进量为π/2时对应的步长距离的乘积进行设定。

3.根据权利要求1所述的高精度短相干光三维形貌快速测量算法，其特征在于：所述步骤2中，在时序垂直扫描并记录干涉图的过程中，当存储至第7幅图干涉图时，由第1幅图至第7幅图形成7幅干涉图序列，利用对比度算法计算第4幅干涉图的对比度，当存储至第8幅图干涉图时，由第2幅图至第8幅图形成7幅干涉图序列，利用对比度算法计算第5幅干涉图的对比度，以后每多存储一幅干涉图，即形成新的一组7幅干涉图序列，据此计算对应的该幅干涉图的对比度，在时序垂直扫描的过程中以此类推计算所有干涉图的对比度；

视场中某像素点对应一幅干涉图的对比度M(i)计算表达式如下：

其中，i为干涉图像的序号，I_i为该像素点在第i幅干涉图像的光强，算法共选取视场中某一像素点对应第i幅干涉图像及其前后对称的共计7幅干涉图像进行该像素点在第i幅干涉图像中对比度的计算，接下来根据同样的方法对视场中所有像素点进行对比度的计算；由于在采集干涉图并进行计算的过程中，前三幅和后三幅干涉图的对比度未进行计算，所以对这些图像中所有像素点的对比度全部置为0，对所有干涉图像采集完成的同时可以得到视场中每个像素点的对比度变化信号。