学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

剪切干涉测量光学元件的波前重建方法及其仿真研究

作　者: 许静
导　师: 韩成顺
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 剪切干涉 波前重建算法 图像处理 Zernike多项式
分类号: TH74
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 348次
引　用: 2次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


随着国防与尖端科学技术的发展,高精密的光学系统得到广泛应用,使得光学元件的需求量与日俱增,精度要求越来越高。获得高质量光学表面的关键技术在于能否提供可靠的、行之有效的检测结果指导加工。在传统加工中,加工和检测是分别进行的,使得加工效率低,精度不高。因此,研究开发一种有效的在位检测技术并进行反馈加工成为解决高精度光学元件急需的关键。光学剪切干涉测量法是一种不需要标准参考波面的共光路自比较干涉测量法,具有抗干扰、防震动等特点,是实现在位测量的有效手段。但是剪切干涉的干涉图不具有直观性,需要进行复杂图像处理与波前重建,从而限制了其应用。研究剪切干涉测量光学元件的波前重建方法,具有重要意义和应用价值。首先,干涉图需要进行图像处理。通常通过干涉仪所获得的干涉图是光强分布,并非干涉图像的相位分布。分别采用相移法和傅立叶变换空间载波法从强度分布得到相位分布,相位解包方法进行解包,编写了用于提取相位信息的傅立叶变换空间载波法和四步相移法的程序及其基于相位跳变区域划分的相位解包程序,为剪切干涉测量光学元件的系统提供了图像处理程序。其次,需要重建波前。在对波前重建算法进行研究分析的基础上,采用Zernike多项式最小二乘拟合波前的拟合算法及其重构方法,编写了Zernike多项式波前重建算法程序,并给出了关键部分模块的流程图及其过程,为剪切干涉测量光学元件的提供了重建波面程序。最后,根据横向剪切干涉原理和波像差公式,计算出各种波像差的剪切干涉图。用Zernike多项式的波前重建算法程序分析了剪切量、拟合阶数、波面函数和解方程方法对重建波面精度的影响,提高了波面的重建精度。以抛物面反射镜的为例,进行了横向剪切干涉测量仿真,仿真结果表明图像处理程序和重建波面程序正确,可以用于剪切干涉测量系统的数据处理。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-16
  1.1 课题的研究背景及其意义  9-10
  1.2 相关领域的国内外研究现状分析  10-15
    1.2.1 光学元件检测技术国内外发展现状  10-13
    1.2.2 剪切干涉仪的国内外发展现状  13
    1.2.3 波前重建算法的国内外研究发展现状  13-15
  1.3 主要研究内容  15-16
第2章 图像处理理论分析及其程序设计  16-30
  2.1 横向剪切干涉的基本原理  16-18
  2.2 干涉条纹的相位提取方法  18-21
    2.2.1 傅立叶变换空间载波法  19-20
    2.2.2 时域相移法  20-21
  2.3 傅立叶变换空间载波法程序的设计及其过程  21-23
  2.4 四步相移法程序的设计及其过程  23-25
  2.5 基于相位跳变区域划分的相位解包程序的设计及其过程  25-29
  2.6 本章小结  29-30
第3章 波前重建算法分析及其程序设计  30-43
  3.1 Zernike多项式的波前重建算法  30-36
    3.1.1 Zernike多项式公式表达式  30-31
    3.1.2 Zernike多项式用于波前重建算法的优点  31
    3.1.3 Zernike多项式的拟合算法  31-34
    3.1.4 解方程求解波面的Zernike系数的值  34-36
    3.1.5 重建被测波面  36
    3.1.6 被测波面的描述原理  36
  3.2 Zernike多项式的波前重建算法程序的设计及其过程  36-40
    3.2.1 Zernike多项式拟合算法程序的流程图  36-38
    3.2.2 求出变换矩阵程序的流程图  38
    3.2.3 Zernike多项式的波前重建算法重建波面的总流程图  38-40
    3.2.4 Zernike多项式的波前重建算法的程序界面  40
  3.3 由剪切干涉图计算处理得到波面的过程及其程序界面  40-42
  3.4 本章小结  42-43
第4章 横向剪切干涉测量波面的仿真实验  43-57
  4.1 波像差的横向剪切干涉图  43-47
  4.2 Zernike多项式的波前重建算法的数值模拟研究  47-50
  4.3 横向剪切干涉测量抛物面面型的仿真  50-55
    4.3.1 横向剪切干涉测量抛物面面型仿真程序  50
    4.3.2 抛物面面型面型误差的计算  50-52
    4.3.3 横向剪切干涉测量抛物面面型的仿真  52-55
  4.4 本章小结  55-57
结论  57-58
参考文献  58-61
附件  61-122
致谢  122

相似论文

  1. 光学零件表面轮廓干涉测量方法研究,TG84
  2. 基于CCD图像传感器的温度测量技术研究,TH811
  3. 基于FPGA的数字图像处理基本算法研究与实现,TP391.41
  4. 雾天或背光条件下图像清晰化算法研究及硬件实现,TP391.41
  5. 基于嵌入式图像处理单元的运动目标跟踪系统研究,TP391.41
  6. 机械臂视觉伺服系统的研究,TP242.6
  7. 数字图像处理在集装箱检测中的应用研究,TP274.4
  8. 半成型结构在休闲女装中的应用,TS941.2
  9. 基于视觉的番木瓜外观品质检测技术研究,S667.9
  10. 基于机器视觉的光纤几何参数检测研究,TN253
  11. 羊绒与羊毛纤维鉴别系统的研究,TS101.921
  12. 基于FPGA高清视频车辆检测系统的设计与实现,TP391.41
  13. 机器视觉在SMT贴片机中的研究及应用,TP391.41
  14. 基于SVM和PSO的烧结工况预报方法的研究与实现,TF821
  15. GDI汽油机喷油器驱动电路及喷雾特性研究,TK413.8
  16. 基于直线电机的机器视觉高速定位系统,TM33
  17. 汽车横向摇臂焊缝质量焊后视觉检测系统研究,TP391.41
  18. 基于哈特曼—夏克传感器的波前检测方法研究,TP212.9
  19. 基于图像处理的印制电路板缺陷检测的研究,TN41
  20. 径向剪切干涉测试技术研究,TH744.3
  21. 嵌入式安瓿瓶液剂异物在线检测系统研制,TP368.1

中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 仪器、仪表 > 光学仪器
© 2012 www.xueweilunwen.com