CN109781153A - 物理参数估计方法、装置和电子设备 - Google Patents

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Abstract

公开了一种物理参数估计方法、物理参数估计装置和电子设备，该方法包括：读取对一被测件执行干涉测量所得到的牛顿环条纹图；获取牛顿环条纹图的第一方向信号个数和第一方向信号长度；针对每个第一方向信号，基于第一方向信号长度范围内的每个第一调频率参数，对第一方向信号进行离散线性调频傅里叶变换(DCFT)，以获得强度分布信号在DCFT域中的第一幅度谱；基于第一幅度谱确定第一幅度峰值所对应的第一调频率参数和第一频率参数；以及至少根据第一幅度峰值对应的第一调频率参数和第一频率参数来估计干涉测量中涉及的物理参数。这样，可以以高精度稳定地估计干涉测量中涉及的物理参数。

Description

物理参数估计方法、装置和电子设备
技术领域
本申请涉及干涉测量技术领域，且更具体地，涉及一种物理参数估计方法、装置、电子设备、计算机程序产品和计算机可读存储介质。
背景技术
器件物理参数(例如，光学器件的光学参数)的精确测量是器件测量和加工过程中的重要环节。由于接触测量法要求对被测件的表面进行抛光处理，会对被测件造成磨损，所以目前通常采用非接触测量法。
干涉测量在非接触测量法中一直占有重要的地位，其关键是对被测件被执行干涉测量所产生的干涉条纹图(例如，牛顿环条纹图)进行分析、处理，从而获得被测件的曲率半径、顶点位置、入射光波长、介质折射率、形变、位移等各项物理参数。
作为一种基本的干涉条纹图，牛顿环条纹图的简易处理手段是数环计算法，其利用读数显微镜对干涉条纹图进行测量，获得两级暗纹的直径值，根据该直径值和光线的波长来计算该被测件的诸如曲率半径之类的物理参数。通常来说，为了测量的精确度，一般需要测到从0级的中心环开始的第40级环的直径。上述数环计算法实现简便且成本低廉，但是，观测者在数环的时候很容易由于视力的疲劳而出现条纹计数错误，自动化程度低，此外，由于读数显微镜视场范围较小，无法看见全场的干涉条纹图，所以对观测者来说直观性不好。
更一般地，干涉条纹图的典型处理手段是条纹中心线法，其处理流程包括：首先对要处理的干涉条纹图进行去噪；然后对去噪后的干涉条纹图进行二值细化；接下来，通过获取细化条纹上点的坐标值来求解出干涉条纹的半径和圆心；最后由两级亮纹或暗纹的半径和光线的波长来计算该被测件的诸如曲率半径之类的其他物理参数。可见，条纹中心线法的自动化水平更高且直观性更强。
但是，条纹中心线法虽然自动化程度高，但是在处理过程中对噪声的影响比较敏感，因此，被测件物理参数的估计精度强烈依赖于干涉条纹图的质量，一旦干涉条纹图出现遮挡，则无法有效地估计物理参数。
因此，期望提供改进的物理参数估计方案。
发明内容
为了解决上述技术问题，提出了本申请。本申请的实施例提供了一种物理参数估计方法、物理参数估计装置和电子设备，其可以通过对干涉条纹图的信号进行离散线性调频傅里叶变换来获得与干涉测量中涉及的物理参数相关的调频率参数和频率参数，从而以高精度稳定地估计所述物理参数。
根据本申请的一方面，提供了一种物理参数估计方法，包括：读取对一被测件执行干涉测量所得到的牛顿环条纹图；获取所述牛顿环条纹图的第一方向信号个数和第一方向信号长度；针对每个所述第一方向信号，基于所述第一方向信号长度范围内的每个第一调频率参数，对所述第一方向信号进行离散线性调频傅里叶变换(DCFT)，以获得所述牛顿环条纹图的每个第一方向信号在每个第一调频率参数下的第一方向像素集合的强度分布信号在DCFT域中的第一幅度谱，所述第一方向像素集合包括第一方向中的一排像素，所述第一方向为所述牛顿环条纹图的行方向和列方向之一；基于所述第一幅度谱确定第一幅度峰值所对应的第一调频率参数和第一频率参数；以及，至少根据所述第一幅度峰值对应的所述第一调频率参数和所述第一频率参数来估计所述干涉测量中涉及的物理参数。
在上述物理参数估计方法中，进一步包括：获取所述牛顿环条纹图的第二方向信号个数和第二方向信号长度；针对每个所述第二方向信号，基于所述第二方向信号长度范围内的每个第二调频率参数，对所述第二方向信号进行离散线性调频傅里叶变换(DCFT)，以获得所述牛顿环条纹图的每个第二方向信号在每个第二调频率参数下的第二方向像素集合的强度分布信号在DCFT域中的第二幅度谱，所述第二方向像素集合包括第二方向中的一排像素，所述第二方向为所述牛顿环条纹图的行方向和列方向中的另外一个；基于所述第二幅度谱确定第二幅度峰值所对应的第二调频率参数和第二频率参数；以及，至少根据所述第一幅度峰值对应的第一调频率参数和第一频率参数、以及所述第二幅度峰值对应的第二调频率参数和第二频率参数来估计所述干涉测量中涉及的物理参数。
在上述物理参数估计方法中，至少根据所述第一幅度峰值对应的第一调频率参数和第一频率参数、以及所述第二幅度峰值对应的第二调频率参数和第二频率参数来估计所述干涉测量中涉及的物理参数包括：将所述第一方向信号长度的平方乘以第一方向采样点间距平方再除以所述牛顿环条纹图对应的入射光波长与所述第一调频率之积以计算出牛顿环在第一方向上的半径；以及，将所述第一方向信号长度乘以所述第一频率参数乘以第一方向采样点间距再除以二与所述第一调频率之积的负数计算为牛顿环的中心在第一方向的坐标。
在上述物理参数估计方法中，至少根据所述第一幅度峰值对应的第一调频率参数和第一频率参数、以及所述第二幅度峰值对应的第二调频率参数和第二频率参数来估计所述干涉测量中涉及的物理参数进一步包括：将所述牛顿环在第一方向与第二方向上的半径之和除以二计算为产生所述牛顿环的平凸透镜的曲率半径。
在上述物理参数估计方法中，所述离散线性调频傅里叶变换的采样频率的分母为采样点数目。
在上述物理参数估计方法中，在读取对一被测件执行干涉测量所得到的牛顿环条纹图之后，进一步包括：从所述牛顿环条纹图中去除背景强度。
在上述物理参数估计方法中，在从所述牛顿环条纹图中去除背景强度之后，进一步包括：将去除所述背景强度之后的牛顿环条纹图中的所述第一方向像素集合的强度分布信号从实数形式转换为复数形式。
在上述物理参数估计方法中，在至少根据所述第一幅度峰值对应的所述第一调频率参数和所述第一频率参数来估计所述干涉测量中涉及的物理参数之后，进一步包括：将所述估计出的物理参数作为最小二乘法的初始值，使用所述牛顿环条纹图的强度分布模型和所述牛顿环条纹图中的像素强度值来对所述物理参数进行修正。
在上述物理参数估计方法中，进一步包括：将估计出的物理参数与一基准的物理参数进行比较，以确定两者之间的差值；判断所述差值是否大于或等于预定阈值；以及，响应于所述差值大于或等于所述预定阈值，确定所述被测件不符合器件规范，否则，确定所述被测件符合所述器件规范。
在上述物理参数估计方法中，所述被测件是具有待测端面的光纤连接器，并且所述物理参数包括所述端面的曲率半径和顶点位置。
根据本申请的另一方面，提供了一种物理参数估计方法，包括：读取对一被测件执行干涉测量所得到的干涉条纹图，所述干涉条纹图具有二次相位；获取所述干涉条纹图的行方向信号个数、行方向信号长度、列方向信号个数和列方向信号长度；针对每个所述行方向信号，基于所述行方向信号长度范围内的每个行调频率参数，对所述行方向信号进行离散线性调频傅里叶变换(DCFT)，以获得所述干涉条纹图的每个行方向信号在每个行调频率参数下的行方向像素集合的强度分布信号在DCFT域中的行幅度谱，所述行方向像素集合包括行方向上的一排像素；基于所述行幅度谱确定行幅度峰值所对应的行调频率参数和行频率参数；针对每个所述列方向信号，基于所述列方向信号长度范围内的每个列调频率参数，对所述列方向信号进行离散线性调频傅里叶变换(DCFT)，以获得所述干涉条纹图的每个列方向信号在每个列调频率参数下的列方向像素集合的强度分布信号在DCFT域中的列幅度谱，所述列方向像素集合包括列方向上的一排像素；基于所述列幅度谱确定列幅度峰值所对应的列调频率参数和列频率参数；以及，至少根据所述行调频率参数、所述行频率参数、所述列调频率参数和所述列频率参数来估计所述干涉测量中涉及的物理参数。
在上述物理参数估计方法中，在读取对一被测件执行干涉测量所得到的干涉条纹图之前，进一步包括：接收对所述被测件执行所述干涉测量所得到的干涉条纹图，所述干涉条纹图具有二次相位以上的复杂相位；以及，将所述具有二次相位以上的复杂相位的干涉条纹图分段近似为多段具有二次相位的干涉条纹图。
在上述物理参数估计方法中，在至少根据所述行调频率参数、所述行频率参数、所述列调频率参数和所述列频率参数来估计所述干涉测量中涉及的物理参数之后，进一步包括：综合针对所述多段具有二次相位的干涉条纹图中的每段具有二次相位的干涉条纹图所估计得到的物理参数来生成综合物理参数。
根据本申请的再一方面，提供了一种物理参数估计装置，包括：条纹图读取单元，用于读取对一被测件执行干涉测量所得到的牛顿环条纹图；信号参数获取单元，用于获取所述牛顿环条纹图的第一方向信号个数和第一方向信号长度；幅度谱计算单元，用于针对每个所述第一方向信号，基于所述第一方向信号长度范围内的每个第一调频率参数，对所述第一方向信号进行离散线性调频傅里叶变换(DCFT)，以获得所述牛顿环条纹图的每个第一方向信号在每个第一调频率参数下的第一方向像素集合的强度分布信号在DCFT域中的第一幅度谱，所述第一方向像素集合包括第一方向中的一排像素，所述第一方向为所述牛顿环条纹图的行方向和列方向之一；频率参数确定单元，用于基于所述第一幅度谱确定第一幅度峰值所对应的第一调频率参数和第一频率参数；以及，物理参数估计单元，用于至少根据所述第一幅度峰值对应的第一调频率参数和第一频率参数来估计所述干涉测量中涉及的物理参数。
在上述物理参数估计装置中，所述信号参数获取单元进一步用于获取所述牛顿环条纹图的第二方向信号个数和第二方向信号长度；所述幅度谱计算单元进一步用于针对每个所述第二方向信号，基于所述第二方向信号长度范围内的每个第二调频率参数，对所述第二方向信号进行离散线性调频傅里叶变换(DCFT)，以获得所述牛顿环条纹图的每个第二方向信号在每个第二调频率参数下的第二方向像素集合的强度分布信号在DCFT域中的第二幅度谱，所述第二方向像素集合包括第二方向中的一排像素，所述第二方向为所述牛顿环条纹图的行方向和列方向中的另一个；所述频率参数确定单元进一步用于基于所述第二幅度谱确定第二幅度峰值所对应的第二调频率参数和第二频率参数；以及，所述物理参数估计单元用于至少根据所述第一幅度峰值对应的第一调频率参数和第一频率参数以及所述第二幅度峰值对应的第二调频率参数和第二频率参数来估计所述干涉测量中涉及的物理参数。
根据本申请的又一方面，提供了一种物理参数估计装置，包括：条纹图读取单元，用于读取对一被测件执行干涉测量所得到的干涉条纹图，所述干涉条纹图具有二次相位；信号参数获取单元，用于获取所述干涉条纹图的行方向信号个数、行方向信号长度、列方向信号个数和列方向信号长度；行幅度谱计算单元，用于针对每个所述行方向信号，基于所述行方向信号长度范围内的每个行调频率参数，对所述行方向信号进行离散线性调频傅里叶变换(DCFT)，以获得所述干涉条纹图的每个行方向信号在每个行调频率参数下的行方向像素集合的强度分布信号在DCFT域中的行幅度谱，所述行方向像素集合包括行方向上的一排像素；行频率参数确定单元，用于基于所述行幅度谱确定行幅度峰值所对应的行调频率参数和行频率参数；列幅度谱计算单元，用于针对每个所述列方向信号，基于所述列方向信号长度范围内的每个列调频率参数，对所述列方向信号进行离散线性调频傅里叶变换(DCFT)，以获得所述干涉条纹图的每个列方向信号在每个列调频率参数下的列方向像素集合的强度分布信号在DCFT域中的列幅度谱，所述列方向像素集合包括列方向上的一排像素；列频率参数确定单元，用于基于所述列幅度谱确定列幅度峰值所对应的列调频率参数和列频率参数；以及，物理参数估计单元，用于至少根据所述行调频率参数、所述行频率参数、所述列调频率参数和所述列频率参数来估计所述干涉测量中涉及的物理参数。
根据本申请的再一方面，提供了一种电子设备，包括：处理器；以及，存储器，在所述存储器中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在被所述处理器运行时使得所述处理器执行如上所述的物理参数估计方法。
根据本申请的又一方面，提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行如上所述的物理参数估计方法。
与现有技术相比，本申请提供的物理参数估计方法、装置和电子设备在估计过程中，对牛顿环条纹图的噪声不敏感，利用DCFT对线性调频(chirp)信号的能量聚集性，使得牛顿环条纹图在存在噪声和干扰的情况下，仍然可以以较高精度同时估计干涉测量中涉及的各种物理参数，并且估计过程不受人为因素的影响，减少人工误差。另外，因为所估计的物理参数与通过DCFT获得的调频率参数和频率参数呈线性关系，提高了估计结果的误差稳定性。
附图说明
通过结合附图对本申请实施例进行更详细的描述，本申请的上述以及其他目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本申请实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请实施例一起用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。
图1图示了根据本申请实施例的物理参数估计方法的流程图。
图2A图示了根据本申请实施例的产生牛顿环条纹图的核心光路的示意图。
图2B图示了根据本申请实施例的牛顿环条纹图的示意图。
图3图示了离散chirp傅里叶变换检测一维chirp型信号的效果图。
图4A和图4B图示了修正离散chirp傅里叶变换的效果。。
图5图示了根据本申请实施例的物理参数估计方法的另一示例的流程图。
图6A和图6B图示了根据本申请实施例的具有二次相位的干涉条纹图的示意图。
图7图示了根据本申请实施例的物理参数估计方法用于光纤连接器端面检测的应用场景的流程图。
图8图示了根据本申请实施例的物理参数估计装置的框图。
图9图示了根据本申请实施例的物理参数估计装置的另一示例的框图。
图10图示了根据本申请实施例的电子设备的框图。
具体实施方式
下面，将参考附图详细地描述根据本申请的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是本申请的全部实施例，应理解，本申请不受这里描述的示例实施例的限制。
申请概述
作为一种基本的干涉条纹图，牛顿环条纹图在干涉测量中经常遇到。通过对牛顿环条纹图进行分析、处理，可以获得被测件的曲率半径、顶点位置、入射光波长、介质折射率和与几何路程有关的其他物理参数。
在现有技术中，牛顿环条纹图典型的处理手段是条纹中心线法，其处理流程包括：读取牛顿环条纹图；对该牛顿环条纹图进行去噪等预处理；对去噪后的牛顿环条纹图进行二值化和细化，以获得原图像的“骨架”，即条纹强度的最大值或者最小者；再次，通过获取细化条纹(即，仅具有一个像素宽度的条纹中心线)上点的坐标值，利用三点定圆的方法求解出牛顿环条纹的半径和圆心；最后，使用公式(1)，由条纹的第k和k+m级(其中，k和m都是自然数)暗环的半径rk和rk+m以及入射光的波长λ0来计算待测表面的曲率半径R：
现有的条纹中心线法存在以下缺点：在提取骨架线之前，首先必须对牛顿环条纹图进行去噪处理，这是因为该算法在处理过程中对噪声的影响比较敏感，估计精度强烈依赖于条纹图的质量。一旦牛顿环条纹图中存在一定量的噪声和干扰，则该算法将无法以较高精度估计被测件的物理参数。
通过分析发现，牛顿环条纹图中各像素的强度分布信号的数学描述在经过简化之后，具有与二维线性调频(chirp)信号类似的形式。分数阶傅里叶变换(FRFT)可以看作是傅里叶变换(FT)的一般形式，也可以看作是chirp基分解。因此，可以计算牛顿环条纹图中各像素的强度分布信号在FRFT阶次搜索范围内的幅度谱，利用chirp信号在FRFT域中的能量聚集性，确定出该强度分布信号的FRFT的匹配阶次，并且根据该匹配阶次、利用数学关系式来完成对于被测件物理参数的估计。
但是，在通过FRFT估计信号参数，进而估计被测件物理参数的过程中，发现估计结果的误差稳定性较差，即，估计结果的误差方差较大。
因此，基于上述技术问题，本申请各实施例的基本构思是通过使用线性调频傅里叶变换(Chirp-Fourier Transform,CFT)对牛顿环条纹图的信号进行处理，从而估计被测件的物理参数。
具体地，本申请各实施例提出一种新的物理参数估计方法、装置、电子设备、计算机程序产品和计算机可读存储介质，其首先读取对一被测件执行干涉测量所得到的牛顿环条纹图，获取所述牛顿环条纹图的第一方向信号个数和第一方向信号长度，然后，针对每个所述第一方向信号，基于所述第一方向信号长度范围内的每个第一调频率参数，对所述第一方向信号进行离散线性调频傅里叶变换(DCFT)，以获得所述牛顿环条纹图的每个第一方向信号在每个第一调频率参数下的第一方向像素集合的强度分布信号在DCFT域中的第一幅度谱，所述第一方向像素集合包括第一方向中的一排像素，所述第一方向为所述牛顿环条纹图的行方向和列方向之一，并基于所述第一幅度谱确定第一幅度峰值所对应的第一调频率参数和第一频率参数，最后至少根据所述第一幅度峰值对应的所述第一调频率参数和所述第一频率参数来估计所述干涉测量中涉及的物理参数。
因此，根据本申请实施例的基于DCFT的物理参数估计方法使得即使在牛顿环条纹图存在噪声和干扰的情况下，仍然可以以很高的精度来估计被测件的物理参数。
同时，因为所估计的物理参数与通过DCFT获得的调频率参数和频率参数呈线性关系，提高了估计结果的误差稳定性。
在介绍了本申请的基本原理之后，下面将参考附图来具体介绍本申请的各种非限制性实施例。
示例性方法
图1图示了根据本申请实施例的物理参数估计方法的流程图。
如图1所示，根据本申请第一实施例的物理参数估计方法包括：S110，读取对一被测件执行干涉测量所得到的牛顿环条纹图；S120，获取所述牛顿环条纹图的第一方向信号个数和第一方向信号长度；S130，针对每个所述第一方向信号，基于所述第一方向信号长度范围内的每个第一调频率参数，对所述第一方向信号进行离散线性调频傅里叶变换(DCFT)，以获得所述牛顿环条纹图的每个第一方向信号在每个第一调频率参数下的第一方向像素集合的强度分布信号在DCFT域中的第一幅度谱，所述第一方向像素集合包括第一方向中的一排像素，所述第一方向为所述牛顿环条纹图的行方向和列方向之一；S140，基于所述第一幅度谱确定第一幅度峰值所对应的第一调频率参数和第一频率参数；以及S150，至少根据所述第一幅度峰值对应的所述第一调频率参数和所述第一频率参数来估计所述干涉测量中涉及的物理参数。
在步骤S110中，读取对一被测件执行干涉测量所得到的牛顿环条纹图。在本申请实施例中，可以通过各种方式来获取对被测件执行干涉测量所得到的牛顿环条纹图，其由一系列内疏外密的同心圆环构成。
例如，所述被测件可以是具有待测表面的光学器件，而牛顿环条纹图可以是利用传统的牛顿干涉仪来测量光学器件的待测表面所产生的。需要说明的是，本申请不限于此。该被测件可以是具有待测参数的各种类型的器件。例如，该被测件可以是需要测量其形变、位移等参数的金属板等。
图2A图示了根据本申请实施例的产生牛顿环条纹图的核心光路的示意图，图2B图示了根据本申请实施例的牛顿环条纹图的示意图。
如图2A所示，可以将该光学器件(例如，平凸透镜)放在光学平板玻璃上，平板玻璃表面与平凸透镜的被测球面之间形成一楔形的间隙，在所述间隙中充满具有预定折射率n0的介质(例如，折射率n0为1的空气)。当用特定波长λ0的单色光垂直照射该光学器件时，可以观测到干涉条纹，这些条纹都是以接触点为中心的同心圆，即牛顿环，如图2B所示。
由于牛顿环的直径很小，直接观察、测量很困难，所以可以使用读数显微镜进行观察和测量。例如，可以把牛顿环作为物体，使用透镜成像在观察屏上。这个观察屏可以是摄像头上的图像传感器(例如，是互补金属氧化物半导体CMOS图像传感器等)，每个光电传感器称为一个像素，作用是把该面积上的光强大小转化为电信号。这些电信号再由电路转为一定格式的数字编码读取到诸如计算机之类的电子设备中，以用于后续的物理参数估计处理。
需要说明的是，本申请不限于通过牛顿干涉仪来产生被测件的牛顿环条纹图。无论是现有的、还是将来开发的牛顿环条纹图的产生和读取方式，都可以应用于根据本申请实施例的物理参数估计方法中，并且也应包括在本申请的保护范围内。
如图2B所示，牛顿环条纹图是一种经典的具有二次相位的条纹图，每一像素位置上的亮暗程度即为条纹强度的灰度值。并且，可以证明牛顿环条纹图中各像素的强度分布信号的数学描述在经过简化之后，具有与二维chirp信号类似的形式。具体地，牛顿环条纹的数学模型如公式(2)所示：
其中，K＝2/(λ0R)，R为透镜的曲率半径，λ0为波长，(x0,y0)是牛顿环中心位置。
由公式(2)可以看出，在读取到的牛顿环条纹图中还可能存在一定的直流分量，而DCFT作为chirp基分解，因此，如果直接对牛顿环条纹图整体进行DCFT，可能导致在后续的计算中存在一定误差。
因此，在本申请的一个示例中，为了估计出更加准确的物理参数，在步骤S110之后，本物理参数估计方法还可以包括：从所述牛顿环条纹图中去除背景强度I0。
可以采用各种手段来进行背景强度的滤除操作。例如，可以通过计算牛顿环条纹图中所有像素点的强度值fN(x,y)、对它们进行求和并计算均值来求出该背景强度(或称之为直流分量)，然后在牛顿环条纹图中的每个像素的位置处都减去该背景强度，以实现滤除操作。当然，本申请不限于此。例如，还可以通过低通滤波器、自适应滤波器滤除0赫兹(Hz)频率处的直流分量来实现上述滤除操作。
除了背景强度去除操作之外，为了有效地估计出准确的物理参数，本物理参数估计方法还可以包括一些其他的预处理步骤。例如，在本申请的一个示例中，在从所述牛顿环条纹图中去除背景强度之后，本物理参数估计方法还可以包括：将去除所述背景强度之后的牛顿环条纹图中的所述至少一个第一方向像素集合的强度分布信号从实数形式转换为复数形式。当然，本申请不限于此。替换地，为了追求更高的处理速度，也可以在实数域中直接计算DCFT，只是这样可能会导致在计算得到的幅度谱的峰值之外的地方出现一些杂散，需要对杂散信号和峰值信号进行更加谨慎的分辨处理。
例如，为了后续计算方便，可以将牛顿环条纹图中的部分像素(例如，一个或多个像素行和/或一个或多个像素列)或全部像素的强度分布信号从实数分布转换为复数分布。可以采用各种手段来进行实数到复数的转换操作。例如，牛顿环条纹图的强度部分信号可以看作是一个余弦函数，由此，可以简单地利用反余弦函数acos()求得再根据将实数变为相应的复数形式，如公式(3)所示：
当然，本申请不限于此。例如，还可以通过希尔伯特变换来实现上述实数到复数的转换操作。
在步骤S120中，获取所述牛顿环条纹图的第一方向信号个数和第一方向信号长度。这里，所述第一方向信号个数就是所述DCFT针对所述牛顿环条纹图在第一方向上的采样数目。
在步骤S130中，针对每个所述第一方向信号，基于所述第一方向信号长度范围内的每个第一调频率参数，对所述第一方向信号进行离散线性调频傅里叶变换(DCFT)，以获得所述牛顿环条纹图的每个第一方向信号在每个第一调频率参数下的第一方向像素集合的强度分布信号在DCFT域中的第一幅度谱，所述第一方向像素集合包括第一方向中的一排像素，所述第一方向为所述牛顿环条纹图的行方向和列方向之一。
在步骤S140中，基于所述第一幅度谱确定第一幅度峰值所对应的第一调频率参数和第一频率参数。
在步骤S150中，至少根据所述第一幅度峰值对应的所述第一调频率参数和所述第一频率参数来估计所述干涉测量中涉及的物理参数。
下面，将具体说明如果对所述牛顿环条纹图的信号进行离散线性调频傅里叶变换(DCFT)来估计物理参数。
具有二次相位的chirp型信号有调频率和频率两个参数，而这两个参数中含有需要的物理参数信息。传统的傅里叶变换是对信号的傅里叶谱的估计，当信号是二次相位的chirp型信号时，傅里叶变换只能有效估计信号的频率，不能匹配出其调频率，而且会降低频率的分辨率。相对地，离散chirp傅里叶变换既能估计出频率参数又能估计出调频率。
针对使用离散chirp傅里叶变换处理一维chirp型信号的情况。当信号为单分量二次chirp型信号
假设信号的调频率参数l0和频率参数k0都是整数，信号的长度N为质数。则其N点离散chirp傅里叶变换为：
由信号x(n)的离散chirp傅里叶变换的幅值表达式可见，当中心频率k和线性调频率l完全匹配时，即k＝k0,l＝l0时可得该值为离散chirp傅里叶变换Xc(k,l)的主瓣幅值；当k和l不能完全匹配k0和l0时，|Xc(k,l)|的值均不大于1，称其为旁瓣幅值。主瓣旁瓣幅值比最小为因此在离散chirp傅里叶域中可以很容易的检测出主瓣峰值的位置，该位置的坐标值分别对应着chirp信号的调频率、频率参数。离散chirp傅里叶变换检测一维chirp型信号效果如图3所示。图3图示了离散chirp傅里叶变换检测一维chirp型信号的效果图。
因此，如图3所示，二次chirp型信号在离散chirp傅里叶域中出现能量聚集现象，可以通过检测峰值位置来估计其线性调频率l0和中心频率k0。
实际上，离散chirp傅里叶变换处理单分量chirp信号时有两个限制，一是信号长度N需尽可能为质数，二是调频率、频率与其最近整数之间的差值需要足够小。只有同时满足这两个条件，检测的效果才能达到最佳。
因此，在离散chirp傅里叶变换域中，为了提高多分量二次chirp型信号识别检测效果，需要增强离散chirp傅里叶变换的调频率、频率的分辨率，这里，在牛顿环干涉条纹参数估计的运用中，所处理的信号为单行或单列的牛顿环条纹，即单分量二次型chirp信号。
由于离散chirp傅里叶变换可以看作是基于t＝n/N1/3对模拟chirp傅里叶变换的采样得到的，这里n∈[0,N-1]，N为采样点总数。在这样低的采样率下，当离散调频率l的搜索步长大于1/N时，在变换域中会出现“栅栏”效应，导致信号真实的峰值被淹没，检测失败。只有当N为质数，调频率l0和频率k0都为整数时才能保证变换域的峰值不会淹没。如果将采样率提高到t＝n/N，n∈[0,N-1]，就可以有效地解决上述问题。
对模拟chirp信号：
xa(t)＝exp[j2π(β0t2+α0t)](0≤α0,β0≤N-1) 公式(6)
以t＝n/N采样，得被离散化的chirp信号：
对应的，将离散chirp傅里叶变换的定义表达式做如下修改：
在修改后的离散chirp傅里叶变换中，使用k,l匹配信号的α0,β0参数。与原来的离散chirp傅里叶变换相比，修改后的定义式中，二次项系数多除了一个常数N。
修正之后的离散chirp傅里叶变换有更高的采样率，由于将二次项系数l0/N的搜索步长减少到1/N，解决了“栅栏”效应，消除了信号长度N为质数的限制条件；当信号的频率、调频率参数α0,β0不为整数时，在离散chirp傅里叶域中也会出现能量聚集现象，且峰值在时域所对应的信号最接近真实信号，因此可以通过检测峰值点处所对应的整数作为真实信号参数的估计值。图4A和图4B图示了修正离散chirp傅里叶变换的效果。
如图4A和图4B所示，通过采样率的增加，提升了离散chirp傅里叶变换对单分量chirp型信号的处理效果，即在变换域中增加调频率参数l的分母值，可以提高调频率检测分辨率；随着调频率检测分辨率的提高，离散chirp傅里叶变换对调频率误差就更加健壮。
牛顿环条纹的数学模型如公式(2)所示，二维的条纹图可以分解成行或列分别处理，每一行每一列都是一维chirp型信号，以行为例，对应的行信号可以表示为：
IN(x)＝rect(x/2rm)[2I+2Icos(πKx2-2πKx0x+φy)] 公式(9)
其中，[-rm,rm]是信号持续区间，φy是固定相位。可以看到，在IN(x)表达式中与参数估计有关的部分只存在于三角函数中，故只需对此部分进行分析即可完成参数估计的目标。令：
因此，转化为复指数函数的表示形式，即如公式(3)所示。
这里INr(x)是信号的连续型表示，而实际处理的牛顿环条纹图都是数字图像，相当于已经对信号做了离散化处理。这里假设对信号做N点采样，每个点的间距为dx，那么dx的值就是连续信号实际长度值的1/(N-1)，即以x＝n/N的采样率对INr(x)采样，可得
式中，dx＝L/(N-1)，L表示连续信号的真实长度，N为该长度下的采样点数。对应的有下面等式
α0和β0表示需要估计的行信号的频率、调频率参数。使用修正后的离散chirp傅里叶变换处理INr(n)得
在离散chirp傅里叶域中通过搜索峰值，得到α0,β0的估计值再反解出牛顿环条纹的曲率半径Rrow和圆心横坐标
由于圆心在条纹图中是以像素点的形式表示，而上式中的是圆心位置的实际长度，故需要使用将其转化为像素点坐标。同理，对列信号做类似处理，可以得到列曲率半径和圆心坐标最后将行和列信号计算后所得到的半径求均值，得到待测牛顿环的曲率半径R，牛顿环的圆心坐标为
因此，在根据本申请实施例的物理参数估计方法中，基于离散chirp傅里叶变换，将牛顿环条纹图按行信号和列信号分别处理，找到各行信号在变换域中出现的峰值中的最大值，检测该最大峰值位置所对应的调频率参数l0和频率参数k0，再计算牛顿环圆心行坐标x0，行半径Rrow；同理，对列信号处理，得到牛顿环圆心列坐标y0，列半径Rcol。这里，本领域技术人员可以理解，针对具体情况，也可以仅获得牛顿环圆心行坐标x0，行半径Rrow，或者牛顿环圆心列坐标y0，列半径Rcol。例如，当仅需要获得与所述牛顿环条纹图的行或者列有关的物理参数时。进一步地，通过对上述牛顿环圆心行坐标x0，行半径Rrow，以及牛顿环圆心列坐标y0，列半径Rcol的综合处理，可以得到牛顿环条纹图的圆心位置(x0,y0)和产生该牛顿环的平凸透镜的曲率半径R，
具体地，针对输入的单幅牛顿环条纹图，且假定产生该牛顿环的入射光波波长λ0。首先，读取牛顿环条纹图，获取图片“行”信号个数Rlength，“列”信号个数Clength；则行信号的长度值为Clength，列信号长度值为Rlength。接下来，对牛顿环条纹图从第一行到第Rlength行进行遍历，并且，在当前“行”信号下，将调频率参数l从0到Clength进行遍历，并在当前调频率参数值下，对当前“行”信号做离散傅里叶变换，记录DCFT域中峰值Rvalue，峰值点位置对应的调频率、频率(l0k0)；针对每一“行”信号，更新参数，即比较当前行变换峰值与之前行变换峰值，获取并记录最大峰值maxRvalue、以及最大峰值对应的调频率参数lrow，频率参数krow。
通过由“行”变换所得的调频率参数lrow，频率参数krow，使用公式(14)变形为公式(15)就可以计算出牛顿环行半径Rrow和圆心行坐标x0：
类似地，针对列方向，对牛顿环条纹图从第一列到第Clength列分别进行遍历，在当前“列”信号下，将调频率参数l从0到Rlength进行遍历，并在当前固定调频率参数l值下，对当前“列”信号做离散傅里叶变换，记录DCFT域中的峰值Cvalue，峰值点位置对应的调频率、频率(l0,k0)；针对每一“列”信号，更新参数，即比较当前列变换峰值与之前列变换峰值，获取并记录最大峰值maxCvalue、以及最大峰值对应的调频率参数lcol，频率参数kcol。
通过由“行”变换所得的调频率参数lcol，频率参数kcol，使用公式(14)变形为公式(16)就可以计算出牛顿环列半径Rcol和圆心行坐标y0：
并且，通过公式(17)，可以计算出产生牛顿环的平凸透镜的曲率半径：
R＝(Rrow+Rcol)/2 公式(17)
这里，本领域技术人员可以理解，虽然上面以首先计算牛顿环条纹图的行参数，再计算列参数为例进行说明。在根据本申请实施例的物理参数估计方法中，也可以仅计算行参数和列参数之一。
因此，在根据本申请实施例的物理参数估计方法中，所述第一方向像素集合包括第一方向中的一排像素，且所述第一方向为所述牛顿环条纹图的行方向和列方向之一。
并且，根据本申请实施例的物理参数估计方法进一步包括：获取所述牛顿环条纹图的第二方向信号个数和第二方向信号长度；针对每个所述第二方向信号，基于所述第二方向信号长度范围内的每个第二调频率参数，对所述第二方向信号进行离散线性调频傅里叶变换(DCFT)，以获得所述牛顿环条纹图的每个第二方向信号在每个第二调频率参数下的第二方向像素集合的强度分布信号在DCFT域中的第二幅度谱，所述第二方向像素集合包括第二方向中的一排像素，所述第二方向为所述牛顿环条纹图的行方向和列方向中的另外一个；基于所述第二幅度谱确定第二幅度峰值所对应的第二调频率参数和第二频率参数；以及，至少根据所述第一幅度峰值对应的第一调频率参数和第一频率参数、以及所述第二幅度峰值对应的第二调频率参数和第二频率参数来估计所述干涉测量中涉及的物理参数。
在上述物理参数估计方法中，至少根据所述第一幅度峰值对应的第一调频率参数和第一频率参数、以及所述第二幅度峰值对应的第二调频率参数和第二频率参数来估计所述干涉测量中涉及的物理参数包括：将所述第一方向信号长度的平方乘以第一方向采样点间距平方再除以所述牛顿环条纹图对应的入射光波长与所述第一调频率之积以计算出牛顿环在第一方向上的半径；以及，将所述第一方向信号长度乘以所述第一频率参数乘以第一方向采样点间距再除以二与所述第一调频率之积的负数计算为牛顿环的中心在第一方向的坐标。
在上述物理参数估计方法中，至少根据所述第一幅度峰值对应的第一调频率参数和第一频率参数、以及所述第二幅度峰值对应的第二调频率参数和第二频率参数来估计所述干涉测量中涉及的物理参数进一步包括：将所述牛顿环在第一方向与第二方向上的半径之和除以二计算为产生所述牛顿环的平凸透镜的曲率半径。
在上述物理参数估计方法中，所述离散线性调频傅里叶变换的采样频率的分母为采样点数目。
针对上述方法中获得的物理参数，仍然可能存在极少量的误差。
为了解决上述问题，根据本申请实施例的物理参数估计方法可以在步骤S150之后进一步包括：对估计出的物理参数进行误差修正。
显然，在本申请的不同实施例中，可以采用各种误差修正手段来对估计出的物理参数进行微调。在一个示例中，可以使用最小二乘法来进行误差修正。
在此情况下，误差修正的步骤可以包括：将所述估计出的物理参数作为最小二乘法的初始值，使用所述牛顿环条纹图的强度分布模型和所述牛顿环条纹图中的像素强度值来对所述物理参数进行修正。
利用最小二乘法来进行物理参数修正的思路在于：给定一组估计出的物理参数，由牛顿环条纹图的数学表达形式可以计算条纹图的强度分布，将计算得到的强度分布与待分析的牛顿环条纹图的强度分布做差，差值平方最小时对应的物理参数即为修正后的物理参数。
在一个示例中，求差值平方最小值的可以通过将差值函数对物理参数求导，并令导数等于零来求得修正后的物理参数。
如上所述，测量精度的稳定性对实际测量运用有着较为重要的影响，当牛顿环干涉条纹图尺寸一定时，基于DCFT的牛顿环参数估计算法所估计的曲率半径精度具有相当的稳定性，而基于FRFT的参数估计算法估计精度会因牛顿环的环心位置、被遮挡面积的改变而波动。
使用两种算法分别处理环心在条纹图不同位置的牛顿环干涉图，对曲率半径估计结果如表5.1所示；处理不同遮挡程度的牛顿环干涉图，对曲率半径估计结果如表5.2所示。不难看出，使用基于DCFT的参数估计算法处理720*720尺寸的牛顿环干涉条纹图，所得曲率半径估计误差稳定在0.6007％；而使用基于FRFT的参数估计算法处理对应的图，所得曲率半径误差则会在1％处波动。
表5.1圆心在不同位置的720*720型牛顿环处理结果
表5.2部分干涉条纹被遮挡的720*720型牛顿环处理结果
上述稳定性差异的原因在于，在离散chirp傅里叶变换中，对于线性调频率l0、频率k0是按照步长为1在[0,N-1]内搜索最佳匹配值，是一种线性的搜索方式；而在分数阶傅里叶变换中，对于调频率、频率参数的估计问题转化为对旋转角α的匹配选择，虽然α在范围[αmin,αmax]内取值为线性的，但经过公式lα＝-NT2cotα/4π对应到调频率lα时，由于使用了cot函数，lα的搜索过程不是线性的。而线性调频率l的取值决定了曲率半径的估计精度，正是FRFT对调频率的非线性搜索，导致了其对牛顿环曲率半径估计精度的不稳定现象。
图5图示了根据本申请实施例的物理参数估计方法的另一示例的流程图。
如图5所示，根据本申请实施例的物理参数估计方法包括：S210，读取对一被测件执行干涉测量所得到的干涉条纹图，所述干涉条纹图具有二次相位；S220，获取所述干涉条纹图的行方向信号个数、行方向信号长度、列方向信号个数和列方向信号长度；S230，针对每个所述行方向信号，基于所述行方向信号长度范围内的每个行调频率参数，对所述行方向信号进行离散线性调频傅里叶变换(DCFT)，以获得所述干涉条纹图的每个行方向信号在每个行调频率参数下的行方向像素集合的强度分布信号在DCFT域中的行幅度谱，所述行方向像素集合包括行方向上的一排像素；S240，基于所述行幅度谱确定行幅度峰值所对应的行调频率参数和行频率参数；S250，针对每个所述列方向信号，基于所述列方向信号长度范围内的每个列调频率参数，对所述列方向信号进行离散线性调频傅里叶变换(DCFT)，以获得所述干涉条纹图的每个列方向信号在每个列调频率参数下的列方向像素集合的强度分布信号在DCFT域中的列幅度谱，所述列方向像素集合包括列方向上的一排像素；S260，基于所述列幅度谱确定列幅度峰值所对应的列调频率参数和列频率参数；以及S270，至少根据所述行调频率参数、所述行频率参数、所述列调频率参数和所述列频率参数来估计所述干涉测量中涉及的物理参数。
图6A和图6B图示了根据本申请实施例的具有二次相位的干涉条纹图的示意图。
在图6A中示出的是闭合情况下的电子散斑干涉(ESPI)条纹图，而在图6B中示出的是非闭合情况下的电子散斑干涉条纹图。电子散斑干涉技术是以激光散斑作为被测物场变化信息的载体，利用被测物体在受激光照射后产生干涉散斑场的相关条纹来检测双光束波前后之间的相位变化。例如，一束激光被透镜扩展并投射到被检测物体的表面上，反射光与从激光器直接投射到摄像机的参考光光束发生干涉，在被照射的表面产生散斑场及一系列散斑图像。电子散斑干涉无损检测技术可以完成位移、应变、表面缺陷和裂纹等多种测试。
当然，本申请不限于此，而是还可以应用于其他的具有二次相位的干涉条纹图，例如上述的牛顿环条纹图、全息干涉条纹图等。
与牛顿环条纹图一样，可以证明其他的具有二次相位的条纹图中各像素的强度分布信号的数学描述在经过简化之后，也具有与二维chirp信号类似的形式。
由此可见，采用上述物理参数估计方法，可以在处理牛顿环条纹图的基础上，进一步处理具有二次相位的干涉条纹图，使得即使在该干涉条纹图在存在噪声和干扰的情况下，仍然可以以较高精度同时估计干涉测量中涉及的各种物理参数，并且估计过程不受人为因素的影响，减少人工误差。另外，因为所估计的物理参数与通过DCFT获得的调频率参数和频率参数呈线性关系，提高了估计结果的误差稳定性。
需要说明的是，尽管在上面的两个实施例中以具有二次相位的干涉条纹图为例对本申请进行了说明，但是，本申请不限于此，而是同样可以应用于具有其他复杂相位的干涉条纹图中，只需要将其分段近似为二次相位的干涉条纹图即可。
因此，在本实施例的一个示例中，在步骤S210之前，该物理参数估计方法还可以包括：接收对所述被测件执行所述干涉测量所得到的干涉条纹图，所述干涉条纹图具有二次相位以上的复杂相位；以及将所述具有二次相位以上的复杂相位的干涉条纹图分段近似为多段具有二次相位的干涉条纹图。
另外，在进一步的一个示例中，在该步骤S260之后，该物理参数估计方法还可以包括：综合针对所述多段具有二次相位的干涉条纹图中的每段具有二次相位的干涉条纹图所估计得到的物理参数来生成综合物理参数。
例如，可以通过综合被测件在x方向和y方向上的各项物理参数来获得该被测件的面形。
示例性应用场景
根据本申请各个实施例的物理参数估计方法可以应用于各种场景中。例如，可以将它应用于在教学试验中、在工程测量中对各种被测件的物理参数进行估计。更进一步，在后者场景中，还可以进一步基于所估计的物理参数来评估被测件是否符合规范要求。
因此，在本申请中，例如，在第一实施例的步骤S150之后，或在第二实施例的步骤S270之后，还可以包括：将估计出的物理参数与一基准的物理参数进行比较，以确定两者之间的差值；判断所述差值是否大于或等于预定阈值；以及响应于所述差值大于或等于所述预定阈值，确定所述被测件不符合器件规范；否则，确定所述被测件符合所述器件规范。
下面，将以光纤连接器的端面检测为例对本申请的应用场景进行描述。
光纤连接器用于将光纤的两个端面精密对接起来。在通信领域，为了保证信号的传输质量，必须对研磨过的光纤连接器的端面进行检测。主要针对光纤连接器端面的曲率半径、顶点偏移、端面倾角、纤芯凸凹度、端面粗糙度这些关键几何参数进行检测和控制。在工程中，生产的光纤连接器的端面是否合格是有一个标准，如果该端面的各项物理参数在标准规定的范围内，则认为该光纤连接器是合格的。根据本申请实施例的物理参数估计方法可以用于估计光纤连接器端面的曲率半径和顶点偏移，从而判断研磨好的光纤连接器端面是否适合出厂投入使用。
图7图示了根据本申请实施例的物理参数估计方法用于光纤连接器端面检测的应用场景的流程图。
如图7所示，用于检测光纤连接器端面的方法包括：
在步骤S310中，读取对光纤连接器的端面执行干涉测量所得到的牛顿环条纹图。
在步骤S320中，从所述牛顿环条纹图中去除背景强度。
在步骤S330中，将牛顿环条纹图中各像素的强度分布信号从实数形式转换为复数形式。
在步骤S340中，按行和/或列来计算牛顿环条纹图的离散Chirp傅里叶变换(DCFT)。
在步骤S350中，搜索DCFT域内的峰值位置。
在步骤S360中，估计光纤连接器端面的曲率半径和顶点位置。
在步骤S370中，将估计值作为初始值使用最小二乘法进行修正。
由于步骤S310到S370已在上面的实施例中进行了介绍，所以在此省略其详细描述。
在步骤S380中，根据修正后的曲率半径和顶点位置来判断光纤连接器的端面是否符合规范。
在得到光纤连接器端面的曲率半径和顶点位置之后，可以与生产标准进行比较，如果该端面的曲率半径和顶点位置在标准规定的范围内，则认为该光纤连接器是合格的；否则认为它是有缺陷的。例如，在求出端面的顶点位置之后，可以与纤芯的圆心位置做差，并且将这个差值(也叫顶点偏移)与标准进行比较，以判断该光纤连接器的端面是否合格。
示例性装置
图8图示了根据本申请实施例的物理参数估计装置的框图。
如图8所示，根据本申请实施例的物理参数估计装置400包括：条纹图读取单元410，用于读取对一被测件执行干涉测量所得到的牛顿环条纹图；信号参数获取单元420，用于获取所述牛顿环条纹图的第一方向信号个数和第一方向信号长度；幅度谱计算单元430，用于针对每个所述第一方向信号，基于所述第一方向信号长度范围内的每个第一调频率参数，对所述第一方向信号进行离散线性调频傅里叶变换(DCFT)，以获得所述牛顿环条纹图的每个第一方向信号在每个第一调频率参数下的第一方向像素集合的强度分布信号在DCFT域中的第一幅度谱，所述第一方向像素集合包括第一方向中的一排像素，所述第一方向为所述牛顿环条纹图的行方向和列方向之一；频率参数确定单元440，用于基于所述第一幅度谱确定第一幅度峰值所对应的第一调频率参数和第一频率参数；以及，物理参数估计单元450，用于至少根据所述第一幅度峰值对应的第一调频率参数和第一频率参数来估计所述干涉测量中涉及的物理参数。
在一个示例中，在上述物理参数估计装置400中，所述信号参数获取单元420进一步用于获取所述牛顿环条纹图的第二方向信号个数和第二方向信号长度；所述幅度谱计算单元430进一步用于针对每个所述第二方向信号，基于所述第二方向信号长度范围内的每个第二调频率参数，对所述第二方向信号进行离散线性调频傅里叶变换(DCFT)，以获得所述牛顿环条纹图的每个第二方向信号在每个第二调频率参数下的第二方向像素集合的强度分布信号在DCFT域中的第二幅度谱，所述第二方向像素集合包括第二方向中的一排像素，所述第二方向为所述牛顿环条纹图的行方向和列方向中的另一个；所述频率参数确定单元440进一步用于基于所述第二幅度谱确定第二幅度峰值所对应的第二调频率参数和第二频率参数；以及，所述物理参数估计单元450用于至少根据所述第一幅度峰值对应的第一调频率参数和第一频率参数以及所述第二幅度峰值对应的第二调频率参数和第二频率参数来估计所述干涉测量中涉及的物理参数。
在一个示例中，在上述物理参数估计装置400中，所述物理参数估计单元450用于：将所述第一方向信号长度的平方乘以第一方向采样点间距平方再除以所述牛顿环条纹图对应的入射光波长与所述第一调频率之积以计算出牛顿环在第一方向上的半径；以及，将所述第一方向信号长度乘以所述第一频率参数乘以第一方向采样点间距再除以二与所述第一调频率之积的负数计算为牛顿环的中心在第一方向的坐标。
在一个示例中，在上述物理参数估计装置400中，所述物理参数估计单元450进一步用于：将所述牛顿环在第一方向与第二方向上的半径之和除以二计算为产生所述牛顿环的平凸透镜的曲率半径。
在一个示例中，在上述物理参数估计装置400中，所述离散线性调频傅里叶变换的采样频率的分母为采样点数目。
在一个示例中，在上述物理参数估计装置400中，进一步包括：背景强度去除单元，用于在读取对一被测件执行干涉测量所得到的牛顿环条纹图之后，从所述牛顿环条纹图中去除背景强度。
在一个示例中，在上述物理参数估计装置400中，进一步包括：复数形式转换单元，用于在从所述牛顿环条纹图中去除背景强度之后，将去除所述背景强度之后的牛顿环条纹图中的所述第一方向像素集合的强度分布信号从实数形式转换为复数形式。
在一个示例中，在上述物理参数估计装置400中，进一步包括：物理参数修正单元，用于在至少根据所述第一幅度峰值对应的所述第一调频率参数和所述第一频率参数来估计所述干涉测量中涉及的物理参数之后，将所述估计出的物理参数作为最小二乘法的初始值，使用所述牛顿环条纹图的强度分布模型和所述牛顿环条纹图中的像素强度值来对所述物理参数进行修正。
在一个示例中，在上述物理参数估计装置400中，进一步包括：被测件检验单元，用于：将估计出的物理参数与一基准的物理参数进行比较，以确定两者之间的差值；判断所述差值是否大于或等于预定阈值；以及，响应于所述差值大于或等于所述预定阈值，确定所述被测件不符合器件规范，否则，确定所述被测件符合所述器件规范。
在一个示例中，在上述物理参数估计装置400中，所述被测件是具有待测端面的光纤连接器，并且所述物理参数包括所述端面的曲率半径和顶点位置。
图9图示了根据本申请实施例的物理参数估计装置的另一示例的框图。
如图9所示，根据本申请实施例的物理参数估计装置500包括：条纹图读取单元510，用于读取对一被测件执行干涉测量所得到的干涉条纹图，所述干涉条纹图具有二次相位；信号参数获取单元520，用于获取所述干涉条纹图的行方向信号个数、行方向信号长度、列方向信号个数和列方向信号长度；行幅度谱计算单元530，用于针对每个所述行方向信号，基于所述行方向信号长度范围内的每个行调频率参数，对所述行方向信号进行离散线性调频傅里叶变换(DCFT)，以获得所述干涉条纹图的每个行方向信号在每个行调频率参数下的行方向像素集合的强度分布信号在DCFT域中的行幅度谱，所述行方向像素集合包括行方向上的一排像素；行频率参数确定单元540，用于基于所述行幅度谱确定行幅度峰值所对应的行调频率参数和行频率参数；列幅度谱计算单元550，用于针对每个所述列方向信号，基于所述列方向信号长度范围内的每个列调频率参数，对所述列方向信号进行离散线性调频傅里叶变换(DCFT)，以获得所述干涉条纹图的每个列方向信号在每个列调频率参数下的列方向像素集合的强度分布信号在DCFT域中的列幅度谱，所述列方向像素集合包括列方向上的一排像素；列频率参数确定单元560，用于基于所述列幅度谱确定列幅度峰值所对应的列调频率参数和列频率参数；以及，物理参数估计单元570，用于至少根据所述行调频率参数、所述行频率参数、所述列调频率参数和所述列频率参数来估计所述干涉测量中涉及的物理参数。
在一个示例中，在上述物理参数估计装置500中，所述物理参数估计单元570用于：将所述行方向信号长度的平方乘以行方向采样点间距平方再除以所述牛顿环条纹图对应的入射光波长与所述行调频率之积以计算出牛顿环在行方向上的半径；将所述行方向信号长度乘以所述行频率参数乘以行方向采样点间距再除以二与所述行调频率之积的负数计算为牛顿环的中心在行方向的坐标；将所述列方向信号长度的平方乘以列方向采样点间距平方再除以所述牛顿环条纹图对应的入射光波长与所述列调频率之积以计算出牛顿环在列方向上的半径；将所述列方向信号长度乘以所述列频率参数乘以列方向采样点间距再除以二与所述列调频率之积的负数计算为牛顿环的中心在列方向的坐标。
在一个示例中，在上述物理参数估计装置500中，所述物理参数估计单元570进一步用于：将所述牛顿环在行方向与列方向上的半径之和除以二计算为产生所述牛顿环的平凸透镜的曲率半径。
在一个示例中，在上述物理参数估计装置500中，所述离散线性调频傅里叶变换的采样频率的分母为采样点数目。
在一个示例中，在上述物理参数估计装置500中，进一步包括：背景强度去除单元，用于在读取对一被测件执行干涉测量所得到的牛顿环条纹图之后，从所述牛顿环条纹图中去除背景强度。
在一个示例中，在上述物理参数估计装置500中，进一步包括：复数形式转换单元，用于在从所述牛顿环条纹图中去除背景强度之后，将去除所述背景强度之后的牛顿环条纹图中的所述第一方向像素集合的强度分布信号从实数形式转换为复数形式。
在一个示例中，在上述物理参数估计装置500中，进一步包括：物理参数修正单元，用于在至少根据所述行幅度峰值对应的所述行调频率参数和所述行频率参数以及所述列幅度峰值对应的所述列调频率参数和所述列频率参数来估计所述干涉测量中涉及的物理参数之后，将所述估计出的物理参数作为最小二乘法的初始值，使用所述牛顿环条纹图的强度分布模型和所述牛顿环条纹图中的像素强度值来对所述物理参数进行修正。
在一个示例中，在上述物理参数估计装置500中，进一步包括：被测件检验单元，用于：将估计出的物理参数与一基准的物理参数进行比较，以确定两者之间的差值；判断所述差值是否大于或等于预定阈值；以及，响应于所述差值大于或等于所述预定阈值，确定所述被测件不符合器件规范，否则，确定所述被测件符合所述器件规范。
在一个示例中，在上述物理参数估计装置500中，所述被测件是具有待测端面的光纤连接器，并且所述物理参数包括所述端面的曲率半径和顶点位置。
这里，本领域技术人员可以理解，上述物理参数估计装置400和500中的各个单元和模块的具体功能和操作已经在上面参考图1到图7描述的物理参数估计方法中详细介绍，并因此，将省略其重复描述。
如上所述，根据本申请实施例的物理参数估计装置400和500可以实现在各种终端设备中，例如用于进行干涉测量的控制的计算机。一个示例中，根据本申请实施例的物理参数估计装置400和500可以作为一个软件模块和/或硬件模块而集成到所述终端设备中。例如，该物理参数估计装置400和500可以是该终端设备的操作系统中的一个软件模块，或者可以是针对于该终端设备所开发的一个应用程序；当然，该物理参数估计装置400和500同样可以是该终端设备的众多硬件模块之一。
替换地，在另一示例中，该物理参数估计装置400和500与该终端设备也可以是分立的设备，并且该物理参数估计装置400和500可以通过有线和/或无线网络连接到该终端设备，并且按照约定的数据格式来传输交互信息。
示例性电子设备
下面，参考图10来描述根据本申请实施例的电子设备。
图10图示了根据本申请实施例的电子设备的框图。
如图10所示，电子设备10包括一个或多个处理器11和存储器12。
处理器11可以是中央处理单元(CPU)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其他形式的处理单元，并且可以控制电子设备10中的其他组件以执行期望的功能。
存储器12可以包括一个或多个计算机程序产品，所述计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。所述易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(RAM)和/或高速缓冲存储器(cache)等。所述非易失性存储器例如可以包括只读存储器(ROM)、硬盘、闪存等。在所述计算机可读存储介质上可以存储一个或多个计算机程序指令，处理器11可以运行所述程序指令，以实现上文所述的本申请的各个实施例的物理参数估计方法以及/或者其他期望的功能。在所述计算机可读存储介质中还可以存储诸如采样点数目、信号强度、各调频率下的峰值幅度等各种内容。
在一个示例中，电子设备10还可以包括：输入装置13和输出装置14，这些组件通过总线系统和/或其他形式的连接机构(未示出)互连。
例如，该输入装置13可以包括例如键盘、鼠标等等。
该输出装置14可以向外部输出各种信息，包括圆心坐标和曲率半径等。该输出装置14可以包括例如显示器、扬声器、打印机、以及通信网络及其所连接的远程输出设备等等。
当然，为了简化，图10中仅示出了该电子设备10中与本申请有关的组件中的一些，省略了诸如总线、输入/输出接口等等的组件。除此之外，根据具体应用情况，电子设备10还可以包括任何其他适当的组件。
示例性计算机程序产品和计算机可读存储介质
除了上述方法和设备以外，本申请的实施例还可以是计算机程序产品，其包括计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本申请各种实施例的物理参数估计方法中的步骤。
所述计算机程序产品可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本申请实施例操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。
此外，本申请的实施例还可以是计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本申请各种实施例的物理参数估计方法中的步骤。
所述计算机可读存储介质可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
以上结合具体实施例描述了本申请的基本原理，但是，需要指出的是，在本申请中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本申请的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。
本申请中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。
还需要指出的是，在本申请的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本申请的等效方案。
提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本申请。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本申请的范围。因此，本申请不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。
为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本申请的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。

Claims (18)

1.一种物理参数估计方法，包括：
读取对一被测件执行干涉测量所得到的牛顿环条纹图；
获取所述牛顿环条纹图的第一方向信号个数和第一方向信号长度；
针对每个所述第一方向信号，基于所述第一方向信号长度范围内的每个第一调频率参数，对所述第一方向信号进行离散线性调频傅里叶变换(DCFT)，以获得所述牛顿环条纹图的每个第一方向信号在每个第一调频率参数下的第一方向像素集合的强度分布信号在DCFT域中的第一幅度谱，所述第一方向像素集合包括第一方向中的一排像素，所述第一方向为所述牛顿环条纹图的行方向和列方向之一；
基于所述第一幅度谱确定第一幅度峰值所对应的第一调频率参数和第一频率参数；以及
至少根据所述第一幅度峰值对应的所述第一调频率参数和所述第一频率参数来估计所述干涉测量中涉及的物理参数。
2.如权利要求1所述的物理参数估计方法，进一步包括：
获取所述牛顿环条纹图的第二方向信号个数和第二方向信号长度；
针对每个所述第二方向信号，基于所述第二方向信号长度范围内的每个第二调频率参数，对所述第二方向信号进行离散线性调频傅里叶变换(DCFT)，以获得所述牛顿环条纹图的每个第二方向信号在每个第二调频率参数下的第二方向像素集合的强度分布信号在DCFT域中的第二幅度谱，所述第二方向像素集合包括第二方向中的一排像素，所述第二方向为所述牛顿环条纹图的行方向和列方向中的另外一个；
基于所述第二幅度谱确定第二幅度峰值所对应的第二调频率参数和第二频率参数；以及
至少根据所述第一幅度峰值对应的第一调频率参数和第一频率参数、以及所述第二幅度峰值对应的第二调频率参数和第二频率参数来估计所述干涉测量中涉及的物理参数。
3.如权利要求2所述的物理参数估计方法，其中，至少根据所述第一幅度峰值对应的第一调频率参数和第一频率参数、以及所述第二幅度峰值对应的第二调频率参数和第二频率参数来估计所述干涉测量中涉及的物理参数包括：
将所述第一方向信号长度的平方乘以第一方向采样点间距平方再除以所述牛顿环条纹图对应的入射光波长与所述第一调频率之积以计算出牛顿环在第一方向上的半径；以及
将所述第一方向信号长度乘以所述第一频率参数乘以第一方向采样点间距再除以二与所述第一调频率之积的负数计算为牛顿环的中心在第一方向的坐标。
4.如权利要求3所述的物理参数估计方法，其中，至少根据所述第一幅度峰值对应的第一调频率参数和第一频率参数、以及所述第二幅度峰值对应的第二调频率参数和第二频率参数来估计所述干涉测量中涉及的物理参数进一步包括：
将所述牛顿环在第一方向与第二方向上的半径之和除以二计算为产生所述牛顿环的平凸透镜的曲率半径。
5.如权利要求1所述的物理参数估计方法，其中，所述离散线性调频傅里叶变换的采样频率的分母为采样点数目。
6.如权利要求1所述的物理参数估计方法，其中，在读取对一被测件执行干涉测量所得到的牛顿环条纹图之后，进一步包括：
从所述牛顿环条纹图中去除背景强度。
7.如权利要求6所述的物理参数估计方法，其中，在从所述牛顿环条纹图中去除背景强度之后，进一步包括：
将去除所述背景强度之后的牛顿环条纹图中的所述第一方向像素集合的强度分布信号从实数形式转换为复数形式。
8.如权利要求1所述的物理参数估计方法，其中，在至少根据所述第一幅度峰值对应的所述第一调频率参数和所述第一频率参数来估计所述干涉测量中涉及的物理参数之后，进一步包括：
将所述估计出的物理参数作为最小二乘法的初始值，使用所述牛顿环条纹图的强度分布模型和所述牛顿环条纹图中的像素强度值来对所述物理参数进行修正。
9.如权利要求1所述的物理参数估计方法，进一步包括：
将估计出的物理参数与一基准的物理参数进行比较，以确定两者之间的差值；
判断所述差值是否大于或等于预定阈值；以及
响应于所述差值大于或等于所述预定阈值，确定所述被测件不符合器件规范，否则，确定所述被测件符合所述器件规范。
10.如权利要求9所述的物理参数估计方法，其中，所述被测件是具有待测端面的光纤连接器，并且所述物理参数包括所述端面的曲率半径和顶点位置。
11.一种物理参数估计方法，包括：
读取对一被测件执行干涉测量所得到的干涉条纹图，所述干涉条纹图具有二次相位；
获取所述干涉条纹图的行方向信号个数、行方向信号长度、列方向信号个数和列方向信号长度；
针对每个所述行方向信号，基于所述行方向信号长度范围内的每个行调频率参数，对所述行方向信号进行离散线性调频傅里叶变换(DCFT)，以获得所述干涉条纹图的每个行方向信号在每个行调频率参数下的行方向像素集合的强度分布信号在DCFT域中的行幅度谱，所述行方向像素集合包括行方向上的一排像素；
基于所述行幅度谱确定行幅度峰值所对应的行调频率参数和行频率参数；
针对每个所述列方向信号，基于所述列方向信号长度范围内的每个列调频率参数，对所述列方向信号进行离散线性调频傅里叶变换(DCFT)，以获得所述干涉条纹图的每个列方向信号在每个列调频率参数下的列方向像素集合的强度分布信号在DCFT域中的列幅度谱，所述列方向像素集合包括列方向上的一排像素；
基于所述列幅度谱确定列幅度峰值所对应的列调频率参数和列频率参数；以及
至少根据所述行调频率参数、所述行频率参数、所述列调频率参数和所述列频率参数来估计所述干涉测量中涉及的物理参数。
12.如权利要求11所述的物理参数估计方法，在读取对一被测件执行干涉测量所得到的干涉条纹图之前，进一步包括：
接收对所述被测件执行所述干涉测量所得到的干涉条纹图，所述干涉条纹图具有二次相位以上的复杂相位；以及
将所述具有二次相位以上的复杂相位的干涉条纹图分段近似为多段具有二次相位的干涉条纹图。
13.如权利要求12所述的物理参数估计方法，其中，在至少根据所述行调频率参数、所述行频率参数、所述列调频率参数和所述列频率参数来估计所述干涉测量中涉及的物理参数之后，进一步包括：
综合针对所述多段具有二次相位的干涉条纹图中的每段具有二次相位的干涉条纹图所估计得到的物理参数来生成综合物理参数。
14.一种物理参数估计装置，包括：
条纹图读取单元，用于读取对一被测件执行干涉测量所得到的牛顿环条纹图；
信号参数获取单元，用于获取所述牛顿环条纹图的第一方向信号个数和第一方向信号长度；
幅度谱计算单元，用于针对每个所述第一方向信号，基于所述第一方向信号长度范围内的每个第一调频率参数，对所述第一方向信号进行离散线性调频傅里叶变换(DCFT)，以获得所述牛顿环条纹图的每个第一方向信号在每个第一调频率参数下的第一方向像素集合的强度分布信号在DCFT域中的第一幅度谱，所述第一方向像素集合包括第一方向中的一排像素，所述第一方向为所述牛顿环条纹图的行方向和列方向之一；
频率参数确定单元，用于基于所述第一幅度谱确定第一幅度峰值所对应的第一调频率参数和第一频率参数；以及
物理参数估计单元，用于至少根据所述第一幅度峰值对应的第一调频率参数和第一频率参数来估计所述干涉测量中涉及的物理参数。
15.如权利要求14所述的物理参数估计装置，其中，
所述信号参数获取单元进一步用于获取所述牛顿环条纹图的第二方向信号个数和第二方向信号长度；
所述幅度谱计算单元进一步用于针对每个所述第二方向信号，基于所述第二方向信号长度范围内的每个第二调频率参数，对所述第二方向信号进行离散线性调频傅里叶变换(DCFT)，以获得所述牛顿环条纹图的每个第二方向信号在每个第二调频率参数下的第二方向像素集合的强度分布信号在DCFT域中的第二幅度谱，所述第二方向像素集合包括第二方向中的一排像素，所述第二方向为所述牛顿环条纹图的行方向和列方向中的另一个；
所述频率参数确定单元进一步用于基于所述第二幅度谱确定第二幅度峰值所对应的第二调频率参数和第二频率参数；以及
所述物理参数估计单元用于至少根据所述第一幅度峰值对应的第一调频率参数和第一频率参数以及所述第二幅度峰值对应的第二调频率参数和第二频率参数来估计所述干涉测量中涉及的物理参数。
16.一种物理参数估计装置，包括：
条纹图读取单元，用于读取对一被测件执行干涉测量所得到的干涉条纹图，所述干涉条纹图具有二次相位；
信号参数获取单元，用于获取所述干涉条纹图的行方向信号个数、行方向信号长度、列方向信号个数和列方向信号长度；
行幅度谱计算单元，用于针对每个所述行方向信号，基于所述行方向信号长度范围内的每个行调频率参数，对所述行方向信号进行离散线性调频傅里叶变换(DCFT)，以获得所述干涉条纹图的每个行方向信号在每个行调频率参数下的行方向像素集合的强度分布信号在DCFT域中的行幅度谱，所述行方向像素集合包括行方向上的一排像素；
行频率参数确定单元，用于基于所述行幅度谱确定行幅度峰值所对应的行调频率参数和行频率参数；
列幅度谱计算单元，用于针对每个所述列方向信号，基于所述列方向信号长度范围内的每个列调频率参数，对所述列方向信号进行离散线性调频傅里叶变换(DCFT)，以获得所述干涉条纹图的每个列方向信号在每个列调频率参数下的列方向像素集合的强度分布信号在DCFT域中的列幅度谱，所述列方向像素集合包括列方向上的一排像素；
列频率参数确定单元，用于基于所述列幅度谱确定列幅度峰值所对应的列调频率参数和列频率参数；以及
物理参数估计单元，用于至少根据所述行调频率参数、所述行频率参数、所述列调频率参数和所述列频率参数来估计所述干涉测量中涉及的物理参数。
17.一种电子设备，包括：
处理器；以及
存储器，在所述存储器中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在被所述处理器运行时使得所述处理器执行如权利要求1-13中任一项所述的物理参数估计方法。
18.一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行如权利要求1-13中的任一项所述的物理参数估计方法。
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