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基于OSI-120SQ干涉仪的干涉图分析方法研究

作　者: 祝小蜜
导　师: 杨波；王春阳
学　校: 长春理工大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 干涉测量条纹图像处理 Zernike多项式波面拟合
分类号: TH744.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

干涉测量方法基于光波干涉原理,是光学元件表面检测的重要方法,具有精度高和非接触测量的优点。如今,光学器件的需求日益增加,传统的人工读图检测方式在效率和精度上难以满足当前光学元件检测和加工的需要。随着图像传感技术、计算机技术和图像处理技术的发展,干涉检测技术正在向高效率和高自动化的方向发展。为了实现对条纹图的自动和实时判读,本文研究了干涉图像的计算机分析方法。分析过程借助于数字图像处理技术,完成对干涉条纹的处理和对条纹有效信息的采样,最终通过Zernike多项式拟合被测波前,从而得出被测元件的面形信息。具体的干涉图分析步骤包括条纹图增强、条纹图二值化、条纹细化、条纹中心线提取、条纹采样和多项式拟合。论文在对干涉图像处理时采用空域处理方法,最后使用Householder变换求解Zernike多项式的系数。通过对本文的分析方法进行仿真实验,得出测量误差在允许范围内,证明了本文分析方法的有效性。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
目录  6-8
第1章绪论  8-11
  1.1 课题研究的背景与意义  8-9
  1.2 光学测量的发展现状  9-10
  1.3 本文的主要研究内容  10-11
第2章激光干涉检测原理  11-17
  2.1 干涉条纹图的基本知识  11-13
    2.1.1 光波干涉理论  11
    2.1.2 干涉条纹产生条件  11-13
    2.1.3 干涉条纹图的基本特性  13
  2.2 干涉仪基本原理  13-15
    2.2.1 等厚干涉  14-15
    2.2.2 斐索型干涉仪  15
  2.3 本章小结  15-17
第3章干涉条纹图增强  17-26
  3.1 干涉条纹图灰度修正  17-23
    3.1.1 灰度变换  17-19
    3.1.2 直方图修正  19-22
    3.1.3 算法仿真与对比  22-23
  3.2 干涉条纹图滤波  23-25
    3.2.1 线性平滑滤波器  23-24
    3.2.2 非线性平滑滤波器  24
    3.2.3 算法仿真与对比  24-25
  3.3 本章小结  25-26
第4章干涉条纹图的二值化处理  26-31
  4.1 阂值门限法  26-27
    4.1.1 固定门限法  26
    4.1.2 动态门限法  26-27
    4.1.3 OTSU门限法  27
  4.2 5x5邻域法  27-28
  4.3 矩不变法  28-30
  4.4 算法仿真与对比  30
  4.5 本章小结  30-31
第5章干涉条纹细化与提取  31-42
  5.1 干涉条纹细化  31-35
    5.1.1 快速并行细化算法  31-32
    5.1.2 串行细化算法  32-33
    5.1.3 形态学细化算法  33-34
    5.1.4 算法仿真与对比  34-35
  5.2 条纹修补  35-36
  5.3 爬虫边界提取法  36-37
  5.4 基于链码提取条纹  37-41
    5.4.1 链码法基本理论  37-39
    5.4.2 传统链码法分析  39-40
    5.4.3 改进算法  40-41
    5.4.4 结果显示  41
  5.5 本章小结  41-42
第6章波面拟合  42-52
  6.1 采样模型与坐标系变换  42-43
  6.2 条纹级次确定  43-44
  6.3 Zernike多项式拟合  44-50
    6.3.1 Zernike多项式阶数选择  45
    6.3.2 Zernike拟合采样点选择  45-46
    6.3.3 Zernike多项式系数求解  46-50
  6.4 测量结果显示  50
  6.5 测量结果分析  50-52
第7章结论  52-53
参考文献  53-56
致谢  56

基于OSI-120SQ干涉仪的干涉图分析方法研究

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