一种干涉条纹波面迭代方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种干涉条纹波面迭代方法及装置，涉及光学测量领域。用于解决现有针对干涉测量存在对硬件要求高、算法复杂以及运算速度较慢的问题。对获取到的待测物的初始干涉条纹图进行二值化处理，对二值化条纹进行近似求解得到初始待测相位；联立初始干涉条纹图光强分布公式、第一背景光、第一调制光和包括待测相位的第三干涉条纹图光强分布公式，得到第一待测相位；若第一待测相位和初始待测相位相位差满足RMSE要求，第一待测相位通过Zernike多项式拟合得到第一待测面形信息，将第一待测面形信息确定为所述待测物的面形信息。面形信息确定为所述待测物的面形信息。面形信息确定为所述待测物的面形信息。

【技术实现步骤摘要】
一种干涉条纹波面迭代方法及装置


[0001]本专利技术涉及光学测量领域，更具体的涉及一种干涉条纹波面迭代方法及装置。

技术介绍

[0002]目前，越来越多的光学元件应用到手机、民防、半导体等领域之中，光学元件日益成为支撑众多行业快速发展的关键部件，伴随着行业分工更加明确，各行业更加强调产品的品控，对批量检测的需求也越来越高。这些装置中光学元件的面形缺陷会引入波前畸变，影响系统性能，同时为了适应工业大批量生产，因此在保证一定精度的前提下尽可能的快速，成为了当下单幅干涉条纹波面恢复的主要研究方向。干涉测试是公认的高精度检测技术，它是一种以光干涉原理为基础的计量与测试方法，通过高精度的参考波前与待测面进行零位干涉，通过对干涉图进行解读获得待测面的面形分布，其精度可达到亚波长量级，同时干涉测量法还具有测量量程大、非接触等优点，不管是在传统的平面和球面元件的加工检测中，或是更为复杂的非球面元件的加工检测中都有着广泛应用。然而随着现代制造业的不断升级，传统的相移干涉测量方法，由于其需要采集多幅干涉图，且受到现实工业环境等诸多因素影响，导致这种方法测量速度较缓慢，实现在线检测具有一定困难。于是提出了多种单幅干涉图测量技术。
[0003]单幅干涉图测量技术相较于相移法，它不需要精密的移相装置和多幅干涉条纹，只通过单幅干涉条纹就可以恢复出相位分布，并且在大规模工业制造中为实现在线检测提供了可能，因此，引起了人们的广泛关注。这些方法中，研究和应用最广泛的是傅里叶变换法(Fourier
‑
transform method，FT)，该方法是通过在待测干涉条纹中加入大的倾斜来实现对干涉条纹的调制，为了提高相位提取精度，需要优化载频数、窗口函数等，由此导致计算复杂、计算量大的问题。
[0004]综上所述，现有针对干涉测量存在对硬件要求高、算法复杂以及运算速度较慢的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供一种干涉条纹波面迭代方法及装置，解决现有针对干涉测量存在对硬件要求高、算法复杂以及运算速度较慢的问题。
[0006]本专利技术实施例提供一种干涉条纹波面迭代方法，包括：
[0007]对获取到的待测物的初始干涉条纹图进行正则化和振幅归一化处理，得到去掉干涉条纹背景的正则化条纹图；
[0008]对所述正则化条纹图进行二值化处理，得到只包括初始条纹的0和π的相位信息的二值化条纹图，对所述二值化条纹进行近似求解得到初始待测相位；
[0009]所述初始待测相位、初始干涉条纹图光强分布公式和包括背景光和调制光的第二干涉条纹图光强分布公式通过最小二乘法得到第一背景光和第一调制光；
[0010]联立所述初始干涉条纹图光强分布公式、所述第一背景光、所述第一调制光和包
括待测相位的第三干涉条纹图光强分布公式，得到第一待测相位；
[0011]若所述第一待测相位和所述初始待测相位相位差满足RMSE要求，所述第一待测相位通过Zernike多项式拟合，得到第一待测面形信息，将所述第一待测面形信息确定为所述待测物的面形信息。
[0012]优选地，所述将所述第一待测相位确定为所述待测物的面形信息之前，还包括：
[0013]若所述第一待测相位和所述初始待测相位相位差不满足RMSE要求，所述第一待测相位、初始干涉条纹图光强分布公式和包括背景光和调制光的第二干涉条纹图光强分布公式通过最小二乘法得到第二背景光和第二调制光；
[0014]联立所述初始干涉条纹图光强分布公式、所述第二背景光、所述第二调制光和包括待测相位的第三干涉条纹图光强分布公式，得到第二待测相位；
[0015]若所述第二待测相位和所述第一待测相位的相位差满足RMSE要求，所述第二待测相位通过Zernike多项式拟合，得到第一待测面形信息，将所述第一待测面形信息确定为所述待测物的面形信息。
[0016]优选地，所述包括背景光和调制光的第二干涉条纹图光强分布公式如下所示：
[0017]i(x，y)＝a
′
(x，y)+b
′
(x，y)cos[φ(x，y)][0018]初始干涉条纹图光强分布公式如下所示：
[0019]i(x，y)＝a(x，y)+b(x，y)cos[φ0(x，y)][0020]其中，i(x，y)表示初始干涉条纹图，a(x，y)表示初始干涉条纹图的背景光强，b(x，y)表示初始干涉条纹图的幅值调制度，φ0(x，y)表示待测相位，a
′
(x，y)表示背景光，b
′
(x，y)表示调制光，φ(x，y)表示初始待测相位。
[0021]优选地，所述包括待测相位的第三干涉条纹图光强分布公式如下所示：
[0022]i(x，y)＝a
′
(x，y)+b
′
(x，y)cos[φ0(x，y)][0023]所述待测相位如下所示：
[0024][0025]其中，i(x，y)表示初始干涉条纹图，a
′
(x，y)表示背景光，b
′
(x，y)表示调制光，φ0(x，y)表示待测相位。
[0026]本专利技术实施例提供一种干涉条纹波面迭代装置，包括：
[0027]第一得到单元，用于对获取到的待测物的初始干涉条纹图进行正则化和振幅归一化处理，得到去掉干涉条纹背景的正则化条纹图；
[0028]第二得到单元，用于对所述正则化条纹图进行二值化处理，得到只包括初始条纹的0和π的相位信息的二值化条纹图，对所述二值化条纹进行近似求解得到初始待测相位；
[0029]第三得到单元，用于所述初始待测相位、初始干涉条纹图光强分布公式和包括背景光和调制光的第二干涉条纹图光强分布公式通过最小二乘法得到第一背景光和第一调制光；
[0030]第四得到单元，用于联立所述初始干涉条纹图光强分布公式、所述第一背景光、所述第一调制光和包括待测相位的第三干涉条纹图光强分布公式，得到第一待测相位；
[0031]确定单元，用于若所述第一待测相位和所述初始待测相位相位差满足RMSE要求，所述第一待测相位通过Zernike多项式拟合，得到第一待测面形信息，将所述第一待测面形
信息确定为所述待测物的面形信息。
[0032]优选地，所述确定单元还用于：
[0033]若所述第一待测相位和所述初始待测相位相位差不满足RMSE要求，所述第一待测相位、初始干涉条纹图光强分布公式和包括背景光和调制光的第二干涉条纹图光强分布公式通过最小二乘法得到第二背景光和第二调制光；
[0034]联立所述初始干涉条纹图光强分布公式、所述第二背景光、所述第二调制光和包括待测相位的第三干涉条纹图光强分布公式，得到第二待测相位；
[0035]若所述第二待测相位和所述第一待测相位的相位差满足RMSE要求，所述第二待测相位通过Zernike多项式拟合，得到第一待测面形信息，将所述第一待测面形信息确定为所述待测物的面形信息。
[0036]优选地，所述包括本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种干涉条纹波面迭代方法，其特征在于，包括：对获取到的待测物的初始干涉条纹图进行正则化和振幅归一化处理，得到去掉干涉条纹背景的正则化条纹图；对所述正则化条纹图进行二值化处理，得到只包括初始条纹的0和π的相位信息的二值化条纹图，对所述二值化条纹进行近似求解得到初始待测相位；所述初始待测相位、初始干涉条纹图光强分布公式和包括背景光和调制光的第二干涉条纹图光强分布公式通过最小二乘法得到第一背景光和第一调制光；联立所述初始干涉条纹图光强分布公式、所述第一背景光、所述第一调制光和包括待测相位的第三干涉条纹图光强分布公式，得到第一待测相位；若所述第一待测相位和所述初始待测相位相位差满足RMSE要求，所述第一待测相位通过Zernike多项式拟合，得到第一待测面形信息，将所述第一待测面形信息确定为所述待测物的面形信息。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述第一待测相位确定为所述待测物的面形信息之前，还包括：若所述第一待测相位和所述初始待测相位相位差不满足RMSE要求，所述第一待测相位、初始干涉条纹图光强分布公式和包括背景光和调制光的第二干涉条纹图光强分布公式通过最小二乘法得到第二背景光和第二调制光；联立所述初始干涉条纹图光强分布公式、所述第二背景光、所述第二调制光和包括待测相位的第三干涉条纹图光强分布公式，得到第二待测相位；若所述第二待测相位和所述第一待测相位的相位差满足RMSE要求，所述第二待测相位通过Zernike多项式拟合，得到第一待测面形信息，将所述第一待测面形信息确定为所述待测物的面形信息。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述包括背景光和调制光的第二干涉条纹图光强分布公式如下所示：i(x，y)＝a
′
(x，y)+b
′
(x，y)cos[φ(x，y)]初始干涉条纹图光强分布公式如下所示：i(x，y)＝a(x，y)+b(x，y)cos[φ0(x，y)]其中，i(x，y)表示初始干涉条纹图，a(x，y)表示初始干涉条纹图的背景光强，b(x，y)表示初始干涉条纹图的幅值调制度，φ0(x，y)表示待测相位，a
′
(x，y)表示背景光，b
′
(x，y)表示调制光，φ(x，y)表示初始待测相位。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述包括待测相位的第三干涉条纹图光强分布公式如下所示：i(x，y)＝a
′
(x，y)+b
′
(x，y)cos[φ0(x，y)]所述待测相位如下所示：其中，i(x，y)表示初始干涉条纹图，a
′
(x，y)表示背景光，b
′
(x，y)表示调制光，φ0(x，y)表示待测相位。
5.一种干涉条纹波面迭代装置，其特征在于，包括：第一得到单元，用于对获取到的待测物的初始干涉条纹图进行正则化和振幅归一化处理，得到去掉干涉条纹背景的正则化条纹图；第二得到单元，用于对所述正则化条纹图进行二值化处理，得到只包括初始条纹的...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱学亮，张翔宇，刘志强，田爱玲，刘丙才，
申请(专利权)人：西安工业大学，
类型：发明
国别省市：