[发明专利]三维形貌测量中由光强图确定相移量主值的方法

摘要

本发明公开了一种三维形貌测量中由光强图确定相移量主值的方法，可从多幅(至少三幅)光强图直接确定光强图之间相移量的主值(即介于‑180°与+180°之间的角度值)。本发明利用每幅光强图中的背景光强都相同这一特性，基于快速傅里叶(FFT)变换，利用迭代法计算背景光强，同时得到相移量的主值(背景光强收敛时所对应的相移量即为所求的相移量或相移量主值)。利用本发明的方法，可以由光强图直接快速计算出相移量主值，无需引入PZT等复杂系统，而且可以消除背景光强对计算精度的影响，显著提高相移量主值的测量精度，是一种简单可行的方法。

主权项

三维形貌测量中由光强图确定相移量主值的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，获得n幅光强图，其中，n≥3，光强图的光强值表示为：其中I0(x,y)为背景光强，A是调制度，是与物体表面三维形貌有关的光波前相位，ψi是光强图的初相位；步骤2，利用FFT算法从光强图的光强值计算每幅光强图的初相位ψi，作为初相位的初值然后计算第i幅光强图与第一幅光强图之间的相移量的初值其中2≤i≤n；步骤3，根据第一幅光强图和第i幅光强图的光强值以及这两幅光强图之间的相移量的初值，使用以下公式计算背景光强的初值：I0i(0)(x,y)=(Mi1+Ni1/tanΔψi1(0)2)/2,i=2,~,n]]>其中，Mi1为第i幅光强图的光强值与第一幅光强图的光强值之和，即Mi1＝Ii(x,y)+I1(x,y)；Ni1为第i幅光强图的光强值与第一幅光强图的光强值之差Ii(x,y)‑I1(x,y)再左移90°；步骤4，将步骤3获得的(n‑1)个背景光强的初值的平均值作为实际背景光强初值，平均值的计算公式如下：I0(0)(x,y)=[Σi=2nI0i(0)(x,y)]/(n-1),i=2,~,n]]>步骤5，将每幅光强图的光强值减去步骤4得到的实际背景光强初值，即得到每幅光强图中由表面三维形貌变化引起的光强变化量的初值步骤6，根据步骤5的光强变化量的初值利用FFT算法计算出初相位的第一次迭代结果步骤7，根据步骤6的计算相移量的第一次迭代结果：其中2≤i≤n；步骤8，重复步骤3～步骤7进行重复迭代过程至收敛，即可得到背景光强，同时也得到了相移量，其中重复迭代过程中第k次迭代的迭代式如下，其中k≥1：I~i(k-1)(x,y)=Ii(x,y)-I0(k-1)(x,y),i=2,~,n]]>Δψi1(k)=ψi(k)-ψ1(k),i=2,~,n]]>如果经上述重复迭代过程得到的相移量结果不在主值范围内，通过将相移量+360°或‑360°调整到主值范围内。