[发明专利]用于抗振动干涉测量的快速高精度相位复原方法

说明书

本发明公开了一种用于抗振动干涉测量的快速高精度相位复原方法，包括：取干涉图中某一行和某一列数据，得到两组一维干涉信号；构建相位分布和倾斜参量的交替迭代优化模型；计算一维干涉信号的倾斜参量初始值；利用交替迭代优化模型对一维干涉信号进行交替迭代，获得对应的一维干涉信号倾斜参量；根据一维倾斜参量计算原二维干涉图的振动倾斜平面的倾斜参量；利用最小二乘解相法解算原干涉图的相位信息。本发明对于振动倾斜幅度大、条纹数量少、闭合条纹和非闭合条纹、背景和调制度非均匀的情况都具有很高的相位复原精度和很快的迭代收敛速度，无需对干涉测量系统进行硬件改动，为振动环境下的移相干涉测量提供了一种低成本、高精度的解决方案。

技术领域

本发明属于光干涉计量测试领域，特别涉及一种用于抗振动干涉测量的快速高精度相位复原方法。

背景技术

现如今广泛使用光干涉测量技术来测量光学元件面形，而移相干涉测量技术由于具有高精度的优点，成为干涉测量中最主要的测量方法。在移相干涉测量过程中，通常利用移相器在干涉图之间产生2π/N的移相，其中N大于等于3。但是在实际测量中，外部环境的振动会导致移相量产生随机倾斜误差，造成同一幅干涉图内不同位置处的移相量不一样，从而降低测量结果的精度。

为了从含有振动倾斜移相误差的干涉图中恢复被测相位，发展了很多处理振动倾斜误差的相位提取算法，这些方法可以分为两类：一类是直接相位提取方法，这类方法具有简单高效的特点，能快速从具有振动倾斜误差的干涉图中提取相位信息，例如空间载频法和振动补偿算法等。但是现有的直接计算方法精度普遍较低，不足以满足高精度测量要求。第二类是迭代的方法，这类方法无需预先得到移相信息，其将含有振动倾斜移相作为未知量，通过与被测相位进行交替迭代优化，从而同时求解出倾斜移相量和被测相位。但现有的迭代方法大多采用一阶泰勒展开的数学近似来建立线性最小二乘迭代模型，或是采用非线性最小二乘方法进行迭代，这类迭代方法存在数学近似误差且容易陷入局部最优解的情况，导致只能处理小振动倾斜幅度的干涉图。无论是直接计算方法还是迭代的方法，对于振动倾斜幅度大、条纹数量少(例如少至一根条纹)、闭合圆条纹、背景和调制度非均匀等情况，它们的性能均会受到很大影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抑制振动引起的干涉相位误差、提高测量精度的抗振动干涉测量的快速高精度相位复原方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种用于抗振动干涉测量的快速高精度相位复原方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1，针对每一幅干涉图I_n(x,y)，分别提取其第i行和第j列数据，获得两组一维干涉信号I_n(x,i)和I_n(j,y)；

步骤2，针对一维干涉信号，构建相位分布和倾斜参量的交替迭代优化模型；

步骤3，计算两组一维干涉信号的倾斜参量初始值；

步骤4，基于所述倾斜参量初始值，利用交替迭代优化模型对两组一维干涉信号分别进行交替迭代，获得对应的一维干涉信号倾斜参量(α_n,δ_n,i)和(β_n,δ_n,j)；

步骤5，根据所述一维干涉信号倾斜参量(α_n,δ_n,i)和(β_n,δ_n,j)计算原干涉图I_n(x,y)的振动倾斜平面的倾斜参量α_n，β_n和δ_n；

步骤6，基于所述倾斜参量α_n，β_n和δ_n，利用最小二乘解相法解算原干涉图I_n(x,y)的相位信息φ(x,y)。