[发明专利]一种基于等效波长π/(2k)相移的双波长时域相位解调方法

摘要

本发明公开了一种基于等效波长π/(2k)相移的双波长时域相位解调方法，在双波长同时移相干涉检测中，实现了双波长莫尔条纹中等效波长相位的提取。通过以等效波长的π/(2k)为移相步进量进行移相，对莫尔条纹干涉光强信息加乘处理，结合时域移相干涉处理方法和频谱选通技术，获取了等效波长π/(2k)移相间隔干涉图。对其干涉图序列间隔k帧抽取π/2移相间隔的干涉图序列，得到等效波长π/2移相间隔干涉图。利用移相算法处理，最终实现了零载频引入条件下莫尔条纹种等效波长相位信息的提取，解决了传统双波长同时移相干涉中莫尔条纹处理方法对空域载频的依赖问题。

主权项

1.一种基于等效波长π/(2k)相移的双波长时域相位解调方法，其特征在于，方法步骤如下：第一步：利用工作波长分别为λ₁和λ₂的双波长斐索干涉仪，其中λ₁≠λ₂，两种波长同时工作，得到两种波长干涉条纹叠加后的莫尔条纹图，转入第二步；第二步：控制干涉仪移相器的输出电压，实现以等效波长的π/(2k)为移相步进量进行移相，其中k为等效波长干涉图序列间隔帧数，k为非零整数，CCD采集得到一组移相步进量为π/(2k)的双波长莫尔条纹干涉图，光强分布I_n(x,y)表示为：其中，a(x,y)为背景光强，b₁(x,y)表示工作波长λ₁对应的干涉光强对比度，b₂(x,y)表示工作波长λ₂对应的干涉光强对比度，为λ₁所对应的压包相位分布，为λ₂所对应的压包相位分布，为λ₁对应的移相间隔，为λ₂对应的移相间隔，n为移相干涉图帧数；(x，y)表示CCD上任意一像素点的坐标，转入第三步；第三步：对采集得到的移相步进量为π/(2k)的双波长莫尔条纹干涉图去除背景光强a(x,y)后，进行平方处理，得到乘性莫尔条纹图：选取一个像素点(x₁,y₁)时域光强信号加乘处理后，得到的乘性莫尔条纹时域光强信号分布I′(x₁,y₁,n)为：其中，频率低的差频项中为像素点(x₁,y₁)待测的等效波长相位，而频率高的和频项中表示像素点(x₁,y₁)的平均波长相位分布；波长长的等效波长λ_eq和波长短的平均波长λ_av与工作波长λ₁和λ₂的关系分别为：其中为等效波长λ_eq对应的移相间隔，为平均波长λ_av对应的移相间隔转入第四步；第四步：对第三步中像素点(x₁,y₁)的乘性莫尔条纹时域光强信号分布I′(x₁,y₁,n)，进行时域离散傅里叶变换，得到其频谱分布，进行零域附近区域的低通滤波，只保留等效波长的±1级频谱项和零频项，滤除其他波长频谱成分，转入第五步；第五步：对滤波后频谱进行逆傅里叶变换，获取其实部，得到等效波长π/(2k)移相间隔干涉图，获取的等效波长移相干涉图序列表示为：转入第六步；第六步：返回第三步，对第三步中乘性莫尔条纹图中其他像素点做同样的操作，逐点求出关于等效波长的时域干涉光强信息，即获得一系列关于等效波长的移相干涉图其分布为：因第二步中双波长斐索干涉仪以等效波长的π/(2k)为移相步进量进行移相，因此，式(6)中更新后的等效波长干涉图序列为：转入第七步；第七步：对更新后的等效波长干涉图序列间隔k帧抽取π/2移相间隔的干涉图序列，得到等效波长π/2移相间隔干涉图，转入第八步；第八步：利用移相算法处理等效波长π/2移相间隔干涉图，最终实现了零载频引入条件下莫尔条纹种等效波长相位信息的提取。