[发明专利]动态干涉仪子干涉图的空间位置匹配方法

说明书

技术领域

本发明属于光干涉计量领域，特别是动态干涉仪子干涉图的空间位置匹配方法。

背景技术

动态干涉仪由于其良好的抗振性能从而广泛应用于光学加工现场的在线测量之中。然而，现阶段无论是采用单CCD还是多CCD采集干涉图的动态干涉仪，虽然分光手段不同（棱镜分光，一维光栅分光，二维正交光栅分光）但均存在移相干涉图的空间位置匹配问题。目前采用的空间位置配准方法一般可以分为以下两种：

一种是人工空间位置配准。该方案往往在分光前的光路中加入某锐利目标(如针尖)，由于分光后各成像器件均对该目标成像，子干涉图中都有该目标的像。将四幅子干涉图中单独取出，人为识别目标像的尖端并读取子干涉图中该尖端的位置坐标，由于这些坐标点在实际上空间上是同一点，利用这些坐标进行子干涉图空间位置匹配。该方法不需要进行算法上的考虑，但是对锐利目标成像质量要求较高，且对四幅子干涉图中的锐利目标的识别包含人为因素，自动化程度不高。

另一种是采用图像相关的方法进行空间配准。该方案一般先采用某种手段使子光斑成像同样的图像，即子光斑有相同的灰度图像分布，采用图像相关参数作为空间位置匹配评价参数，通过图像的相关运算实现各子图之间的空间位置匹配。该方法依赖于图像灰度，可靠性容易受到成像质量、分光比例等误差因素的干扰。

发明内容

本发明的目的在于提供一种精度高、可靠性强的动态干涉仪子干涉图的空间位置匹配方法，方便、高效地实现动态干涉仪中子干涉图的空间位置匹配。

实现本发明目的的技术方案为：一种动态干涉仪子干涉图的空间位置匹配方法，包括以下步骤：

步骤1，采集动态干涉仪的空间移相干涉图，并分割空间移相干涉图中的各个子干涉图为大小相同的子图像，每个子图像包含对应位置的整个子干涉图；

步骤2，以其中一幅子图像作为基准，采用相位相关法确定其它子图像中子干涉图与基准子图像中子干涉图的空间位置匹配误差；

步骤3，根据空间位置匹配误差，修正相位公式完成各个子干涉图的空间位置匹配。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：（1）很大程度提高了动态干涉仪空间位置匹配的自动化程度，消除人为因素对空间位置匹配造成的影响；（2）降低了分光比例误差、图像灰度等因素对空间位置匹配造成的影响，提高了可靠性；（3）方法快捷简单，且没有附加任何辅助硬件，适用于大多数采用分光方案的动态干涉仪。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1是本发明动态干涉仪子干涉图的空间位置匹配方法的硬件实验装置示意图。

图2是本发明动态干涉仪测得的空间移相干涉图，包括A、B、C、D四个子干涉图。

图3是空间失配的移相干涉图，其中(a)、(b)为分割后的两幅子图像，(c)为图像(a)、(b)的坐标系。

图4是实施例1中基于光栅分光的动态干涉仪移相干涉图空间匹配结果。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例，对本发明作进一步详细描述。

动态干涉仪可以同时采集到几幅具有固定移相量的子干涉图，从该组子干涉图中可以解算待测相位分布从而确定被测件的面形。采用分光方案的动态干涉仪一般采集到四幅移相子干涉图，分别为I₁(x,y)、I₂(x,y)、I₃(x,y)、I₄(x,y)，移相相量大小为π/2，若不存在空间位置匹配误差，则被测相位可以由下式解得：

然而若存在空间位置匹配误差，用(1)式计算相位就会引入测量误差。

结合图1～4，本发明动态干涉仪子干涉图的空间位置匹配方法，利用相位相关算法实现空间移相子干涉图的空间位置匹配，包括以下步骤：

步骤1，采集动态干涉仪的空间移相干涉图，并分割空间移相干涉图中的各个子干涉图为大小相同的子图像，每个子图像包含对应位置的整个子干涉图，具体为：