文 献 综 述
移相干涉相位解包算法的研究
1.课题研究意义
光干涉测试技术是公认的检验光学系统光学元件参数的最有效、最准确的手段之―。移相干涉仪(PSI)以其高精度、高空间分辨率,集光机电算于一体等特点,广泛用于各种光学元件的测量。移相干涉技术的基本原理是在干涉仪的两相干光之间引入有序的位移,当参考光强(或相位)发生变化的时候,干涉条纹的位置也作相应的移动。在此过程中,用光电探测器对干涉图进行多幅阵列网格的采样,然后把光强数字化后存储在帧存储器里,由计算机按照一定的数学模型根据光强的变化求出相位的分布。采用移相算法计算的波面相位,一般是通过反正切函数求得。这些波面数据是被压包(Wrapped)后的波面数据,因为反正切函数将整个波面归一化在[-pi;, pi;]区间内,因而造成了波面的不连续性。为了消除这种相位的跳变.对包裹相位进行解包处理(Unwrapping)是移相干涉测量技术中的一个关键技术问题。
2.研究现状
运用移相干涉法进行波面复原的过程主要分为两步:第一步,消除由移相器标定误差和非线性误差引入的原理性误差,得到被压包后的波面数据;第二步,抑制噪声的影响,快速无损地进行波面的解包。几十年来,出现了众多相位解包方法,这些方法大致可分为两类,路径追踪算法和最小二乘算法。
路径追踪典型算法包括:
Goldstein于1988年提出的枝切法[1-2]是最为有效和经典的解包算法,是其他积分追踪算法的基础。通过识别正负残差点,并连接邻近的残差点对或多个残差点,实现残差点电荷平衡,生成枝切线,沿不穿过枝切线的路径积分,进行解包。但当枝切线设置不正确时,会造成错误的跳跃,导致误差的传递。在其基础上改进的有最小生成树法等。
质量引导法。这种算法不识别残差点,也不设置枝切线。而是在进行相位解缠时,通过相位质量图(qualitymap)来定义相位数据的质量,将积分路径总是沿“高”质量的像元进行,最后解缠“低”质量像元。
