基于空洞空间卷积网络的点衍射干涉图像相位解包技术

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作者 王同盟 高芬 李兵 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期208-220,共13页

为满足点衍射干涉测量对解包算法高精度、高效以及抗干扰的检测需求。提出一种基于空洞空间卷积的相移点衍射干涉图像的相位解包方法,通过将自编码器结构和空洞空间卷积结合获得更高的相位解包精度,实现对包裹相位图像可控的多尺度特征... 为满足点衍射干涉测量对解包算法高精度、高效以及抗干扰的检测需求。提出一种基于空洞空间卷积的相移点衍射干涉图像的相位解包方法,通过将自编码器结构和空洞空间卷积结合获得更高的相位解包精度,实现对包裹相位图像可控的多尺度特征提取。根据点衍射图像特点制作的大量多样化数据集对其进行训练和优化,从而实现准确识别包裹相位所在阶次,最终可以快速处理包裹图像得到高精度的解包结果。利用所提方法对实际点衍射干涉图像进行处理,并与ESDI专业干涉图像处理软件以及其他解包算法处理结果进行比对,结果表明:本文解包结果与软件枝切法解包处理结果均方根误差值为0.0222 rad,面形拟合结果与软件面形拟合结果峰谷差值仅为0.0121λ、均方根差值仅为0.0042λ;时间效率上,完成一幅图像的处理平均仅需0.035 s,而传统方法均大于1 s。与其他方法相比,所提方法在处理包裹相位方面具有快速、高精度的特性,为点衍射干涉图像处理的高精度相位解包提供了新的可行方案。 展开更多

关键词 干涉测量 面形检测 干涉成像 神经网络 相位解包

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干涉条纹图像处理的相位解包新方法 被引量：8

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作者 万文博 苏俊宏 +1 位作者 杨利红 徐均琪 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2011年第1期70-74,178,共6页

干涉图的处理是光干涉计量中的关键技术。采用泰曼-格林型干涉系统,建立被测物与干涉相位之间的数学模型,通过MATLAB软件,实现对被测参数的自动化测量。基于二维快速傅里叶方法的基本原理,提出一种新的相位解包算法——菱形种子算法,通... 干涉图的处理是光干涉计量中的关键技术。采用泰曼-格林型干涉系统,建立被测物与干涉相位之间的数学模型,通过MATLAB软件,实现对被测参数的自动化测量。基于二维快速傅里叶方法的基本原理,提出一种新的相位解包算法——菱形种子算法,通过识别1个种子点,然后依次向相邻4点扩展,再把这4个点作为第二批种子点,依次向各自的4点邻域扩展,以菱形轨迹遍历所有的有效信息点,以到达整幅图像相位解包的目的。采用该算法测量薄膜样片的厚度,测试结果与ZYGO测试结果比较,PV误差为0.036 4λ,RMS最大误差为0.003λ,证明该算法虽然处理的是单幅干涉图,但可以得到高精度的相位分布。 展开更多

关键词 干涉图 二维快速傅里叶法 相位解包 薄膜测试

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使用区域重构技术的路径无关相位解包方法 被引量：3

3

作者 李博 马锁冬 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2016年第2期32-40,共9页

相位解包在光学测量领域有着广泛的应用,其中路径相关类解包方法通常计算速度较快,但抗噪声能力较弱;而路径无关类方法的鲁棒性好,但大多存在迭代收敛慢、计算量大的问题。因此,将区域重构技术引入解包运算中,得到一种新的路径无关类解... 相位解包在光学测量领域有着广泛的应用,其中路径相关类解包方法通常计算速度较快,但抗噪声能力较弱;而路径无关类方法的鲁棒性好,但大多存在迭代收敛慢、计算量大的问题。因此,将区域重构技术引入解包运算中,得到一种新的路径无关类解包方法。该方法对于矩形区域数据能够直接求解解包相位,无需迭代过程;设计了采样-重组加速方法使运算量大幅减小,计算速度优于同类解包方法;使用Gerchberg式迭代过程能够解决不规则孔径内的数据解包问题,可在少量迭代后收敛。通过仿真验证了该方法在矩形区域内的直接求解精度和加速法的效能,通过对实验数据的解包验证了算法处理不规则孔径数据的能力。 展开更多

关键词 相位测量 相位解包 路径无关类解包 区域重构法

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用时间域相位解包法测量不连续物体的三维轮廓 被引量：2

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作者 田爱玲 卷幡智明 +1 位作者 武田光夫 蒋庄德 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第11期1196-1198,共3页

针对传统相位解包方法不能测量不连续物体轮廓的问题,提出了一种基于时间域相位解包的傅里叶变换技术.该技术采用先投影一系列间距随时间变化的正弦条纹图到被测物体上,再用电荷耦合器件和图像采集卡来获取由物体面形调制而变形的条纹图... 针对传统相位解包方法不能测量不连续物体轮廓的问题,提出了一种基于时间域相位解包的傅里叶变换技术.该技术采用先投影一系列间距随时间变化的正弦条纹图到被测物体上,再用电荷耦合器件和图像采集卡来获取由物体面形调制而变形的条纹图,并沿时间轴对这些变形条纹做傅里叶变换、滤波和反变换,然后沿时间轴解包,得到图像上每个时刻每个像素点的相位.由此得到的相位值在像面内是相互独立并且是沿时间轴变化的,这个相位变化率包含有物体的高度信息.实验表明,该技术成功地解决了不连续物体的轮廓测量问题,与传统的空间相位解包方法相比,该技术最大的优点是能够方便、准确地测量不连续和大陡度物体的轮廓. 展开更多

关键词 时域相位解包 傅里叶变换 三维轮廓测量 条纹投影

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基于相位恢复技术的二维相位解包络算法

5

作者 胡晓军 郑子文 +1 位作者 戴一帆 李圣怡 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期26-29,共4页

介绍一种新型的二维相位解包络算法。该算法的原理是将被解包络的相位作为输入光场,通过光学衍射计算得到其远场衍射光场的光强分布,然后使用相位恢复算法进行优化计算,得到一组用于表达连续波面的最佳Zernike多项式参数。此算法的特点... 介绍一种新型的二维相位解包络算法。该算法的原理是将被解包络的相位作为输入光场,通过光学衍射计算得到其远场衍射光场的光强分布,然后使用相位恢复算法进行优化计算,得到一组用于表达连续波面的最佳Zernike多项式参数。此算法的特点在于,结合已成熟的相位恢复算法,波面解包络的唯一性和准确性可得到充分的保证;同时利用光场衍射计算,可方便地通过对衍射光强的滤波实现对相位噪声的抑制。实验验证了该算法的有效性。 展开更多

关键词 二维相位解包络 相位恢复 Zemike多项式 衍射计算

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基于正交相移的多频外差结合相位编码的相位解包方法

6

作者 杜国红 王勇青 《盐城工学院学报（自然科学版）》 CAS 2022年第3期72-78,共7页

条纹投影轮廓术中的双频外差法被广泛用于相位解包,为了解决双频外差解包时频率选择的苛刻条件,提出正交相移的多频外差结合相位编码的相位解包方法。使用5帧正弦条纹图提取两种频率的包裹相位,对这两个包裹相位进行外差得到一个新的包... 条纹投影轮廓术中的双频外差法被广泛用于相位解包,为了解决双频外差解包时频率选择的苛刻条件,提出正交相移的多频外差结合相位编码的相位解包方法。使用5帧正弦条纹图提取两种频率的包裹相位,对这两个包裹相位进行外差得到一个新的包裹相位;使用相位编码对外差后得到的包裹相位进行相位解包,并根据解包的外差相位作相位展开。仿真结果表明:正交相移的多频外差结合相位编码的相位解包方法不仅能够正确解包相位,而且频率可以任意选择,投影的条纹图更少,速度更快,能够实现对目标物体的高精度测量;另外,相比现有的解包方法,还不用满足外差相位需要覆盖整个视场范围的要求。 展开更多

关键词 相位解包 双频外差 正交相移 相位编码

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基于离散泊松方程求解的相位解包算法

7

作者 杨荣根 《金陵科技学院学报》 2022年第2期39-44,共6页

在光学测量中相移干涉是一种常用的测量光学镜片表面形貌的方法,但是相移干涉所提取的相位值受反正切函数的限制,被包裹在(-π,π)范围内,要想得到绝对相位就必须对提取的相位进行准确解包。基于离散泊松方程求解的相位解包算法能精确... 在光学测量中相移干涉是一种常用的测量光学镜片表面形貌的方法,但是相移干涉所提取的相位值受反正切函数的限制,被包裹在(-π,π)范围内,要想得到绝对相位就必须对提取的相位进行准确解包。基于离散泊松方程求解的相位解包算法能精确解包相位,从最小二乘损失函数开始,通过离散余弦变换在频率域得到方程的精确解,再逆变换到空间域得到方程的最小二乘解。仿真实验和真实数据实验都表明:基于离散泊松方程求解的相位解包算法能够克服路径相关方法的不一致性,抑制噪声误差,恢复绝对相位。 展开更多

关键词 相位解包 最小二乘 泊松方程 相移干涉

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移相干涉术及其相位解包新思路

8

作者 吕绪浩 《电子技术与软件工程》 2016年第18期133-133,共1页

本文介绍了移相干涉术的工作原理,提出了一种基于边缘检测的相位解包新思路。包裹相位在干涉条纹交界处存在跃变,该思路利用边缘检测将包裹相位的边界提取出来,确认条纹级次,进而解包相位。该方法运算速度快,适合条纹较少的包裹相位图... 本文介绍了移相干涉术的工作原理,提出了一种基于边缘检测的相位解包新思路。包裹相位在干涉条纹交界处存在跃变,该思路利用边缘检测将包裹相位的边界提取出来,确认条纹级次,进而解包相位。该方法运算速度快,适合条纹较少的包裹相位图的快速解包。 展开更多

关键词 移相干涉 相位解包 边缘检测

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基于DCT算法的种子点相位解包算法 被引量：13

9

作者 郭仁慧 李建欣 朱日宏 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期149-156,共8页

移相干涉术由于其高精度被广泛应用在光学元件的面形测量上,而由移相算法得到的相位数据被包裹在[-π,π]之间。基于区域生长理论的相位解包算法(种子点法)可以高精度地实现连贯区域的相位解包,基于离散余弦变换的最小二乘解包(DCT)算... 移相干涉术由于其高精度被广泛应用在光学元件的面形测量上,而由移相算法得到的相位数据被包裹在[-π,π]之间。基于区域生长理论的相位解包算法(种子点法)可以高精度地实现连贯区域的相位解包,基于离散余弦变换的最小二乘解包(DCT)算法可以实现矩形区域的相位解包,而实际测量中,经常会碰到被测件的有效区域为非矩形的分离区域。因此,在分析前两种算法优缺点的基础上,提出了基于DCT算法的种子点相位解包算法。首先运用DCT算法对整个包裹相位进行解包,然后运用种子点法分别解包各分离区域,再通过DCT算法求得的种子点干涉级次实现各分离区域解包相位的统一。实验结果表明,该方法克服了种子点法和DCT算法的缺点,可以准确、快速地实现分离区域干涉图包裹相位的解包,且比这两种算法具有更好的稳定性和更高的精度。 展开更多

关键词 测量 相位解包算法 种子点法 离散余弦变换 分离区域干涉图

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应用时域相位解包方法的三维形貌测量系统 被引量：12

10

作者 马少鹏 金观昌 代树红 《光学技术》 EI CAS CSCD 2002年第5期395-397,400,共4页

设计一套基于时域相位解包方法的三维形貌测量系统 ,克服了传统解包方法中的误差传播效应 ,可以应用于复杂物体表面及复杂环境下的三维形貌测量。由计算机生成光栅并通过液晶投影仪投射到待测物体表面 ,用CCD摄像机采集图像并通过图像... 设计一套基于时域相位解包方法的三维形貌测量系统 ,克服了传统解包方法中的误差传播效应 ,可以应用于复杂物体表面及复杂环境下的三维形貌测量。由计算机生成光栅并通过液晶投影仪投射到待测物体表面 ,用CCD摄像机采集图像并通过图像采集卡存贮到计算机中进行处理 ,实现了测量的自动化 ,完成一次高精度的测量仅需几秒钟时间。 展开更多

关键词 三维形貌测量 相位测量 时域相位解包

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应用时域相位解包方法的三维形貌测量系统 被引量：4

11

作者 李江城 金观昌 马少鹏 《清华大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第11期1505-1508,共4页

为了解决投影法三维形貌测量中测量点误差受相邻点影响的问题,投射计算机按照所需频率和相位生成的正弦条纹,利用时域相位解包算法实现每个测量点的独立计算。为了降低测量复杂形貌时因栅距变化产生的误差,发展了虚参考平面法。列举了... 为了解决投影法三维形貌测量中测量点误差受相邻点影响的问题,投射计算机按照所需频率和相位生成的正弦条纹,利用时域相位解包算法实现每个测量点的独立计算。为了降低测量复杂形貌时因栅距变化产生的误差,发展了虚参考平面法。列举了在真人头面部和鼠标测量中的应用。实验结果表明,在进行复杂形貌三维测量时,采用时域相位解包方法可以抑制误差的扩散,不受不连续区域的影响。整个测量过程可在5s之内完成,测量平面时精度可达0.78%。 展开更多

关键词 光学三维形貌测量 虚参考面 时域相位解包

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最小二乘相位解包络方法 被引量：12

12

作者 马民 张东升 《光学技术》 CAS CSCD 2002年第1期94-96,共3页

介绍一种最小二乘解相位包络的方法 ,该法的优点在于把图像作为一个整体处理 ,图像上每一个像素点的值由方程唯一确定 ,而且解得的相位图与原包裹的相位图偏差平方加权最小 ,具有局部解相法所不具有的优点。实验证明 ,它能够处理局部处... 介绍一种最小二乘解相位包络的方法 ,该法的优点在于把图像作为一个整体处理 ,图像上每一个像素点的值由方程唯一确定 ,而且解得的相位图与原包裹的相位图偏差平方加权最小 ,具有局部解相法所不具有的优点。实验证明 ,它能够处理局部处理方法难以解决的相位图 。 展开更多

关键词 相位解包络 条纹图 最小二乘法

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改进的基于全变分最小去噪的路径无关相位解包算法 被引量：3

13

作者 张辉钦 郭仁慧 +2 位作者 蒋超 朱文华 周翔 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2016年第12期133-140,共8页

相位解包算法主要分为路径相关算法和路径无关算法,广泛应用于光学测量领域。针对残差相位中含有噪声的问题,提出了改进的基于全变分最小去噪的路径无关相位解包算法。首先在包裹相位图中求出相位梯度,然后用全变分最小方法对相位梯度... 相位解包算法主要分为路径相关算法和路径无关算法,广泛应用于光学测量领域。针对残差相位中含有噪声的问题,提出了改进的基于全变分最小去噪的路径无关相位解包算法。首先在包裹相位图中求出相位梯度,然后用全变分最小方法对相位梯度图去噪,通过积分获得近似的相位解包图,并进一步去除了残差相位图中的噪声,经多次迭代获得最终的相位解包图。通过仿真和实验对比了去除噪声前后解包相位与原始相位的误差。结果表明,残差相位去噪后得到解包相位的峰谷值、均方根值误差均小于未去噪的情况。 展开更多

关键词 测量 相位测量 相位解包 路径无关解包 相位梯度 全变分最小去噪

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一种改进的解包算法在细胞相位测量上的应用 被引量：2

14

作者 崔俊宏 王翰林 +1 位作者 吕晓旭 钟丽云 《激光杂志》 北大核心 2015年第10期62-65,共4页

针对传统相位解包裹算法在生物细胞相位重构上遇到的困难,本文提出了一种改进的质量图导向解包算法。该方法以质量图导向法为基础,通过对质量图设置阈值来识别解包后可能出现异常跳变的像素点,然后对初始解包后的有效相位值分别进行横... 针对传统相位解包裹算法在生物细胞相位重构上遇到的困难,本文提出了一种改进的质量图导向解包算法。该方法以质量图导向法为基础,通过对质量图设置阈值来识别解包后可能出现异常跳变的像素点,然后对初始解包后的有效相位值分别进行横向和纵向一维多项式拟合,最后将异常像素点的相位值用拟合值的平均值进行代换即可重构细胞的相位。模拟结果表明该方法具有较高的解包精度,实验结果验证了该方法在实际测量中的可行性。 展开更多

关键词 光学 相位解包 质量图 多项式拟合 细胞

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局部高密度残差点包裹相位的解包方法 被引量：4

15

作者 郭媛 杨震 吴全 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2017年第4期157-164,共8页

为了解决在用(0-1)掩膜和最小二乘迭代法处理局部高密度残差点包裹相位解包时,由于真实相位丢失、误差传递和过度平滑作用引起的相位解包精度低的问题,提出一种新的解包方法。采用(2k+1)×(2k+1)维亚像素离散高斯卷积核对高密度残... 为了解决在用(0-1)掩膜和最小二乘迭代法处理局部高密度残差点包裹相位解包时,由于真实相位丢失、误差传递和过度平滑作用引起的相位解包精度低的问题,提出一种新的解包方法。采用(2k+1)×(2k+1)维亚像素离散高斯卷积核对高密度残差点区域进行掩膜处理,有效保留该区域真实相位信息。再利用调节度-最大相位梯度质量图定义四向最小二乘迭代法的权值,改善最小二乘迭代法的过度平滑作用,抑制误差在残差点区域的传递,有效提高该区域解包的精确性。实验结果表明,该方法能很好地解决局部存在高密度残差点的解包裹问题,快速有效地还原高密度残差点区域的原始相位。与传统最小二乘迭代法相比,在相同的迭代次数下,该方法高密度残差点区域的平均误差仅为最小二乘迭代法的10%,更适合于高密度残差点较为集中的包裹相位精确解包。 展开更多

关键词 测量 相位解包 高密度残差点 高斯卷积核 质量图 四向最小二乘法

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用变频条纹图扫描技术测量陡峭物体的三维轮廓

16

作者 黄梦涛 田爱玲 蒋庄德 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第7期749-752,共4页

针对传统条纹投影方法不能测量陡峭物体三维轮廓的问题,提出了一种基于相移的变频条纹图扫描测量技术.采用投影装置投射一系列频率随时间变化的正弦条纹图到被测物体上,且在每个频率下完成相移条纹扫描.用电荷耦合器件(CCD)和图像采集... 针对传统条纹投影方法不能测量陡峭物体三维轮廓的问题,提出了一种基于相移的变频条纹图扫描测量技术.采用投影装置投射一系列频率随时间变化的正弦条纹图到被测物体上,且在每个频率下完成相移条纹扫描.用电荷耦合器件(CCD)和图像采集卡记录这些变形的条纹图,对这些条纹图沿时间轴提取相位并进行处理,可以得到图像上每个像素点的相位和沿时间轴的相位变化率,由此得到的每个像素点的相位值在像面内都是相互独立的,而相位变化率包含物体的高度信息,因此可以得到物体的三维轮廓.实验证明,该技术能够成功地测量陡峭物体的轮廓. 展开更多

关键词 条纹投影 轮廓测量 相移 相位解包

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抑制大噪声的解包算法 被引量：4

17

作者 徐富超 邢廷文 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2011年第1期67-72,共6页

移相干涉技术是高精度面形检测的主要手段之一,但当图像中含有大噪声和大块无效区域时,解包却是一个难题。将噪声点分为残差点和不连续点,对残差点采用三点邻域的组合对其进行判定,对不连续点在解包前后进行两次标记,并在解包后利用邻... 移相干涉技术是高精度面形检测的主要手段之一,但当图像中含有大噪声和大块无效区域时,解包却是一个难题。将噪声点分为残差点和不连续点,对残差点采用三点邻域的组合对其进行判定,对不连续点在解包前后进行两次标记,并在解包后利用邻域有效点的均值来复原噪声点,从而改进和完善了种子点解包算法。仿真结果表明,改进后的算法有较强的噪声抑制能力,有效解决了在大噪声、大块无效区域情况下图像的相位解包问题,且解包出来的图像中不再含有大的噪声,可用均值滤波进行平滑处理。 展开更多

关键词 光学检测 相位解包 移相干涉 噪声处理 残差点

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基于格雷编码投影的三维测量技术研究 被引量：9

18

作者 宋倩 陈悦 +1 位作者 朱荣刚 朱日宏 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2014年第3期111-114,共4页

采用编码条纹投影解相位技术,通过向物体投影6幅经过格雷编码的二值条纹图与4幅周期为2N-1的正弦条纹图,来实现相位的求解。这种方法实现了边缘陡峭物体的测量,同时提高了相位解包的准确性。与传统方法相比,这种方法能够测量物体的阶跃... 采用编码条纹投影解相位技术,通过向物体投影6幅经过格雷编码的二值条纹图与4幅周期为2N-1的正弦条纹图,来实现相位的求解。这种方法实现了边缘陡峭物体的测量,同时提高了相位解包的准确性。与传统方法相比,这种方法能够测量物体的阶跃特性,且投射高频条纹能够提高测量精度。 展开更多

关键词 测量 条纹投影 相位解包 编码投影 格雷码

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