CN112802154A - 用于获取空间光调制器相位调制曲线的测试方法及测试系统 - Google Patents
用于获取空间光调制器相位调制曲线的测试方法及测试系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112802154A CN112802154A CN202110253930.8A CN202110253930A CN112802154A CN 112802154 A CN112802154 A CN 112802154A CN 202110253930 A CN202110253930 A CN 202110253930A CN 112802154 A CN112802154 A CN 112802154A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gray
- interference fringe
- image
- light modulator
- spatial light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 238000010998 test method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 23
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 23
- 230000010365 information processing Effects 0.000 claims abstract description 21
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 8
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 7
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 claims description 6
- 238000003707 image sharpening Methods 0.000 claims description 4
- 238000003706 image smoothing Methods 0.000 claims description 4
- 238000013519 translation Methods 0.000 claims description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000002050 diffraction method Methods 0.000 description 2
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000008094 contradictory effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T11/00—2D [Two Dimensional] image generation
- G06T11/20—Drawing from basic elements, e.g. lines or circles
- G06T11/203—Drawing of straight lines or curves
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T11/00—2D [Two Dimensional] image generation
- G06T11/001—Texturing; Colouring; Generation of texture or colour
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T5/00—Image enhancement or restoration
- G06T5/70—Denoising; Smoothing
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T5/00—Image enhancement or restoration
- G06T5/73—Deblurring; Sharpening
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T7/00—Image analysis
- G06T7/60—Analysis of geometric attributes
- G06T7/66—Analysis of geometric attributes of image moments or centre of gravity
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Geometry (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
本发明适用于空间光调制器的测试应用领域，公开了用于获取空间光调制器相位调制曲线的测试方法及测试系统，该测试方法包括：绘制灰度渐变图；搭建光路系统，光路系统的空间光调制器根据灰度渐变图的灰度值对结构光进行相位调制，经过相位调制的结构光与参考光发生干涉形成干涉条纹；采集干涉条纹，生成干涉条纹图像；处理干涉条纹图像，生成干涉条纹曲线图；信息处理模块根据干涉条纹曲线图和灰度渐变图的信息输出灰度相位曲线；在测试中，空间光调制器能一次性加载一个区间值内的灰度值对应的灰度渐变图，光路系统能够一次性输出一个区间值内的灰度值中每个灰度值对应的干涉条纹，能够提高处理速度和提高测试精度。
Description
技术领域
本发明涉及空间光调制器的测试应用领域，尤其涉及一种用于获取空间光调制器相位调制曲线的测试方法及测试系统。
背景技术
空间光调制器是一种对光波光场进行调制的器件，可对光束的相位、强度以及偏振进行一维或二维分布的实时空间调制，广泛应用于光信息处理、光束变换和输出显示等领域。相位型空间光调制器属于空间光调制器的一种，具有在可变电信号的驱动下对光波的相位进行连续调制的功能——相位调制特性。该功能直接光系到该器件的使用效果，因此，使用之前，需对空间光调制器得到相位调制进行测试，获取相位调制曲线。常用的测量方法有衍射法和干涉法，衍射法受外界环境影响小，但运算较为复杂。干涉法主要是基于干涉的原理进行测量，其中大部分测量方法都是通过给空间光调制器逐次加载不同的灰度图像进行干涉得到的偏移量，操作起来相对比较复杂，受环境的影响较大，后期数据处理也是比较复杂且精度不高。
尤其是针对批量检测不同波段下空间光调制器的相位调制曲线，上述检测方法效率低，且精度差。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种用于获取空间光调制器相位调制曲线的测试方法，其能够快速且精准获取空间光调制器的灰度相位曲线。
为达到上述目的，本发明提供的方案是：
用于获取空间光调制器相位调制曲线的测试方法，包括以下步骤：
步骤S10，绘制灰度渐变图，所述灰度渐变图包括三个区域，分别为第一区域、第二区域和第三区域，所述第一区域的灰度值为0，所述第三区域的灰度值为a，0≤a≤255，所述第二区域的灰度值从第一灰度预设值开始依次递增加b，直至增加到第二灰度预设值，b为整数；
步骤S20，搭建用于输出结构光和参考光的光路系统，所述光路系统的空间光调制器用于加载所述灰度渐变图，并根据所述灰度渐变图的灰度值对结构光进行相位调制，经过相位调制的结构光与所述参考光发生干涉形成干涉条纹；
步骤S30，采集所述干涉条纹，生成干涉条纹图像，所述干涉条纹图像包括从所述第一灰度预设值到所述第二灰度预设值的干涉条纹图像；
步骤S40，对干涉条纹图像进行清晰化和边缘化处理，并提取干涉条纹图像的中心线，生成干涉条纹曲线图；
步骤S50，根据所述干涉条纹曲线图和所述灰度渐变图的信息，输出灰度相位曲线。
优选地，所述步骤S10中，所述第一灰度预设值为0，所述第二灰度预设值为255，b为1，所述第三区域的灰度值为255。
优选地，所述步骤S10中，在绘制灰度渐变图时，所述第二区域所占像素大小根据分辨率大小计算，定义分辨率大小为M*N，像元大小为d，第一区域和第三区域的宽度均为L1，所述第二区域的宽度为D，所述第二区域所占像素个数为m，则
D＝md。
优选地，所述光路系统包括激光器、扩束镜、偏振片、分光棱镜、反射镜、空间光调制器、透镜和图像采集设备，激光器发出的激光束经过所述扩束镜进行扩束，扩束后的激光束经过偏振片，偏振方向调整为与所述空间光调制器液晶长轴方向平行，调整后的激光束垂直入射到所述分光棱镜，被分为两束相互垂直的第一光束和第二光束；所述第一光束透射并垂直入射到空间光调制器，经过所述空间光调制器调制后的第一光束由所述分光棱镜反射后经过所述透镜生成结构光场，作为结构光；第二光束经反射垂直射入到所述反射镜，经所述反射镜反射返回至所述分光棱镜，作为参考光，所述参考光和所述结构光于所述分光棱镜处汇合发生干涉，并通过所述透镜聚焦成像在所述图像采集设备上，所述图像采集设备输出干涉条纹图像。
优选地，所述步骤S40中，所述对干涉条纹图像进行清晰化和边缘化处理的实施方式为：利用图像平滑算法消除噪声以使干涉条纹图像增强；利用图像锐化技术以使干涉条纹图像边缘变得清晰。
优选地，所述步骤S50中，根据干涉条纹曲线图和灰度渐变图的信息，输出灰度相位曲线的具体实施方式为：
将所述干涉条纹曲线和所述灰度渐变图输入信息处理模块，所述信息处理模块以所述第一区域的干涉条纹曲线作为基准，采用相位模型转换的方法计算出第二区域每个灰度值对应的相位调制量，以灰度值作为横坐标和计算得到的相位调制量作为纵坐标绘制灰度相位曲线，所述相位模型转换满足以下关系式：
其中，∧为条纹周期，
为相位调制量；δ为条纹平移量。
本发明的第二个目的在于提供一种用于获取空间光调制器相位调制曲线的测试系统，其特征在于，所述用于获取空间光调制器相位调制曲线的系统包括光路系统、图像处理模块和信息处理模块，所述信息处理模块用于输出灰度渐变图，所述光路系统根据所述灰度渐变图对应的灰度值输出干涉条纹图像，所述图像处理模块用于对所述干涉条纹图像进行清晰化和边缘化处理，并用于提取处理后的干涉条纹图像的中心线，生成干涉条纹曲线图，所述信息处理模块接收所述图像处理输出的干涉条纹曲线图，并根据所述干涉条纹曲线图和灰度渐变图的信息输出灰度相位曲线。
优选地，所述灰度渐变图包括三个区域，分别为第一区域、第二区域和第三区域，所述第一区域的灰度值为0，所述第三区域的灰度值为a，0≤a≤255，所述第二区域的灰度值从第一灰度预设值开始依次递增加b，直至增加到第二灰度预设值，b为整数。
优选地，所述第一灰度预设值为0，所述第二灰度预设值为255，所述b为1，所述第三区域的灰度值为255。
优选地，所述光路系统包括激光器、扩束镜、偏振片、分光棱镜、反射镜、空间光调制器、透镜和图像采集设备，激光器发出的激光束经过所述扩束镜进行扩束，扩束后的激光束经过偏振片，偏振方向调整为与所述空间光调制器液晶长轴方向平行，调整后的激光束垂直入射到所述分光棱镜，被分为两束相互垂直的第一光束和第二光束；所述第一光束透射并垂直入射到空间光调制器，经过所述空间光调制器调制后的第一光束由所述分光棱镜反射后经过所述透镜生成结构光场，作为结构光；第二光束经反射垂直射入到所述反射镜，经所述反射镜反射返回至所述分光棱镜，作为参考光，所述参考光和所述结构光于所述分光棱镜处汇合发生干涉，并通过所述透镜聚焦成像在所述图像采集设备上，所述图像采集设备输出干涉条纹图像。
本发明提供的用于获取空间光调制器相位调制曲线的测试方法，在测试中，空间光调制器能一次性加载一个区间值内的灰度值对应的灰度渐变图，因此，光路系统能够一次性输出一个区间值内的灰度值中每个灰度值对应的干涉条纹，这样设计，一方面能够提高处理时间和处理速度，另一方面能够避免环境和操作引入的误差，提高测试精度。
本发明提供的用于获取空间光调制器相位调制曲线的测试系统，该系统中的空间光调制器能一次性加载一个区间值内的灰度值对应的灰度渐变图，因此，该系统能够一次性输出一个区间值内的灰度值中每个灰度值对应的干涉条纹，这样设计，一方面能够提高处理时间和处理速度，另一方面能够避免环境和操作引入的误差，提高测试精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的用于获取空间光调制器相位调制曲线的测试方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的光路系统的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的用于获取空间光调制器相位调制曲线的测试系统的结构示意图。
附图标号说明：
1、激光器；2、扩束镜；3、偏振片；4、分光棱镜；5、反射镜；6、空间光调制器；7、透镜；8、图像采集设备。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
还需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上时，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接另一个元件或者可能同时存在居中元件。
另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
如图1至图2所示，其为发明的一种实施例的用于获取空间光调制器相位调制曲线的测试方法。
请参阅图1-图2，本发明实施例的用于获取空间光调制器相位调制曲线的测试方法包括以下步骤：
步骤S10，利用信息处理模块绘制灰度渐变图，灰度渐变图包括三个区域，分别为第一区域、第二区域和第三区域，第一区域的灰度值为0，第三区域的灰度值为a，0≤a≤255，第二区域的灰度值从第一灰度预设值开始依次增加b渐变，直至增加到第二灰度预设值，b为整数。第二区域的灰度值可以根据实际需要测试绘制。
在实际测试中，一般需要测试0-255的灰度值对应的相位调制量，因此，在本实施例中，第三区域的灰度值为255，第二区域的第一灰度预设值为0，第二灰度预设值为255，b为1，即第二区域的灰度值遵循从左到右、从0开始依次增1渐变，直到最右边值为255。如图2所示，灰度渐变图中，第一区域显示黑色，第二区域为渐变色区域，第三区域显示白色。
可选地，信息处理模块包括图像处理软件matlab，绘制灰度渐变图时通过图像处理软件matlab直接绘制得到。
在绘制灰度渐变图时，第二区域所占像素大小根据分辨率大小计算，定义分辨率大小为M*N，像元大小为d，第一区域和第三区域的宽度均为L1，第二区域的宽度为D，第二区域所占像素个数为m，则
D＝md。
步骤S20，搭建用于输出结构光和参考光的光路系统，光路系统的空间光调制器6用于加载灰度渐变图，并根据灰度渐变图的灰度值对结构光进行相位调制，经过相位调制的结构光与参考光发生干涉形成干涉条纹。
步骤S30，采集干涉条纹，生成干涉条纹图像，干涉条纹图像包括从第一灰度预设值到第二灰度预设值的干涉条纹图像，干涉条纹图像中的干涉条纹明暗间隔，周期性排列。
光路系统包括激光器1、扩束镜2、偏振片3、分光棱镜4、反射镜5、空间光调制器6、透镜7和图像采集设备8，激光器1发出的激光束经过所述扩束镜2进行扩束，扩束后的激光束经过偏振片3，偏振方向调整为与空间光调制器液晶长轴方向平行，调整后的激光束垂直入射到分光棱镜4，被分为两束相互垂直的第一光束和第二光束；第一光束透射并垂直入射到空间光调制器6，经过空间光调制器6调制后的第一光束由分光棱镜4反射后经过透镜7生成结构光场，作为结构光；第二光束经反射垂直射入到反射镜5，经反射镜5反射返回至分光棱镜4，作为参考光，参考光和结构光于分光棱镜4处汇合发生干涉，并通过透镜7聚焦成像在图像采集设备8上，图像采集设备8输出干涉条纹图像。
传统的测试方法都是通过给空间光调制器6逐次加载不同的灰度图像(也就是说，若灰度值变化按照1进行改变，如果要加载0-255的灰度值需要加载255次)进行干涉得到的偏移量，操作起来相对比较复杂，受环境的影响较大，后期数据处理也是比较复杂且精度不高。而本实施例的空间光调制器6能一次性加载0-255的灰度值对应的灰度渐变图，因此，光路系统能够一次性输出0-255的灰度值中每个灰度值对应的干涉条纹，这样设计，一方面能够提高处理时间和处理速度，另一方面能够避免环境和操作引入的误差，提高测试精度。
步骤S40，对干涉条纹图像进行清晰化和边缘化处理，并提取干涉条纹的中心线，生成干涉条纹曲线图。
具体地，对干涉条纹图像进行清晰化和边缘化处理的实施方式为：首先，利用图像平滑算法消除噪声以使干涉条纹图像增强；然后，利用图像锐化技术以使干涉条纹图像边缘变得清晰。
如图2所示，示例性显示了四个周期的干涉条纹曲线，对应灰度渐变图的第一区域部分的干涉条纹曲线为一条平滑的直线，因为第一区域部分的干涉条纹曲线对应的空间光调制器6的灰度值为固定值0，第三区域部分的干涉条纹曲线为一条平滑的直线，因为第三区域部分的干涉条纹曲线对应的空间光调制器6的灰度值为固定值255，而第二区域部分的干涉条纹曲线对应的空间光调制器6的灰度值为0-255变化的灰度值，因此，第二区域部分的干涉条纹曲线为平滑的斜线。
步骤S50，根据所述干涉条纹曲线图和所述灰度渐变图的信息，输出灰度相位曲线。具体包括：
将干涉条纹曲线和灰度渐变图输入信息处理模块，信息处理模块根据干涉条纹曲线图和灰度渐变图的信息，以第一区域的干涉条纹曲线作为基准，采用相位模型转换的方法计算出第二区域每个灰度值对应的相位调制量，以灰度值作为横坐标和计算得到的相位调制量作为纵坐标绘制灰度相位曲线，相位模型转换满足以下关系式：
其中，∧为条纹周期，
为相位调制量；δ为条纹平移量。
本实施例的用于获取空间光调制器相位调制曲线的测试方法通过预先绘制灰度渐变图，使得空间光调制器6能一次性加载0-255的灰度值对应的灰度渐变图，因此，光路系统能够一次性输出0-255的灰度值中每个灰度值对应得干涉条纹，这样设计，一方面能够提高处理时间和处理速度，另一方面能够避免环境和操作引入的误差，提高测试精度。
请参阅图2和图3，本发明实施例还提供了一种用于获取空间光调制器相位调制曲线的测试系统，用于获取空间光调制器相位调制曲线的系统包括光路系统、图像处理模块和信息处理模块，所述信息处理模块用于输出灰度渐变图，所述光路系统根据所述灰度渐变图对应的灰度值输出干涉条纹图像，所述图像处理模块用于对所述干涉条纹图像进行清晰化和边缘化处理，并用于提取处理后的干涉条纹图像的中心线，生成干涉条纹曲线图，所述信息处理模块接收所述图像处理输出的干涉条纹曲线图，并根据所述干涉条纹曲线图和灰度渐变图的信息输出灰度相位曲线。
具体地，灰度渐变图包括三个区域，分别为第一区域、第二区域和第三区域，所述第一区域的灰度值为0，所述第三区域的灰度值为a，0≤a≤255，所述第二区域的灰度值从第一灰度预设值开始依次递增加b，直至增加到第二灰度预设值，b为整数。第二区域的灰度值可以根据实际需要测试绘制。
在实际测试中，一般需要测试0-255的灰度值对应的相位调制量，因此，在本实施例中，第三区域的灰度值为255，第二区域的第一灰度预设值为0，第二灰度预设值为255，b为1，即第二区域的灰度值遵循从左到右、从0开始依次增1渐变，直到最右边值为255。如图2所示，灰度渐变图中，第一区域显示黑色，第二区域为渐变色区域，第三区域显示白色。
可选地，信息处理模块包括图像处理软件matlab，绘制灰度渐变图时通过图像处理软件matlab直接绘制得到。
在绘制灰度渐变图时，第二区域所占像素大小根据分辨率大小计算，定义分辨率大小为M*N，像元大小为d，第一区域和第三区域的宽度均为L1，第二区域的宽度为D，第二区域所占像素个数为m，则
D＝md。
对干涉条纹图像进行清晰化和边缘化处理的实施方式为：首先，利用图像平滑算法消除噪声以使干涉条纹图像增强；然后，利用图像锐化技术以使干涉条纹图像边缘变得清晰。
如图2所示，示例性显示了四个周期的干涉条纹曲线，对应灰度渐变图的第一区域部分的干涉条纹曲线为一条平滑的直线，因为第一区域部分的干涉条纹曲线对应的空间光调制器6的灰度值为固定值0，第三区域部分的干涉条纹曲线为一条平滑的直线，因为第三区域部分的干涉条纹曲线对应的空间光调制器6的灰度值为固定值255，而第二区域部分的干涉条纹曲线对应的空间光调制器6的灰度值为0-255变化的灰度值，因此，第二区域部分的干涉条纹曲线为平滑的斜线。
优选地，光路系统包括激光器1、扩束镜2、偏振片3、分光棱镜4、反射镜5、空间光调制器6、透镜7和图像采集设备8，激光器1发出的激光束经过所述扩束镜2进行扩束，扩束后的激光束经过偏振片3，偏振方向调整为与空间光调制器液晶长轴方向平行，调整后的激光束垂直入射到分光棱镜4，被分为两束相互垂直的第一光束和第二光束；第一光束透射并垂直入射到空间光调制器6，经过空间光调制器6调制后的第一光束由分光棱镜4反射后经过透镜7生成结构光场，作为结构光；第二光束经反射垂直射入到反射镜5，经反射镜5反射返回至分光棱镜4，作为参考光，参考光和结构光于分光棱镜4处汇合发生干涉，并通过透镜7聚焦成像在图像采集设备8上，图像采集设备8输出干涉条纹图像。
传统的测试系统都是通过给空间光调制器6逐次加载不同的灰度图像(也就是说，若灰度值变化按照1进行改变，如果要加载0-255的灰度值需要加载255次)进行干涉得到的偏移量，操作起来相对比较复杂，受环境的影响较大，后期数据处理也是比较复杂且精度不高。而本实施例的空间光调制器6能一次性加载0-255的灰度值对应的灰度渐变图，因此，光路系统能够一次性输出0-255的灰度值中每个灰度值对应的干涉条纹，这样设计，一方面能够提高处理时间和处理速度，另一方面能够避免环境和操作引入的误差，提高测试精度。
信息处理模块根据干涉条纹曲线图和灰度渐变图的信息输出灰度相位曲线的具体实施方式为：以第一区域的干涉条纹曲线作为基准，采用相位模型转换的方法计算出第二区域每个灰度值对应的相位调制量，以灰度值作为横坐标和计算得到的相位调制量作为纵坐标绘制灰度相位曲线，相位模型转换满足以下关系式：
其中，∧为条纹周期，
为相位调制量；δ为条纹平移量。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.用于获取空间光调制器相位调制曲线的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S10，绘制灰度渐变图，所述灰度渐变图包括三个区域，分别为第一区域、第二区域和第三区域，所述第一区域的灰度值为0，所述第三区域的灰度值为a，0≤a≤255，所述第二区域的灰度值从第一灰度预设值开始依次递增加b，直至增加到第二灰度预设值，b为整数；
步骤S20，搭建用于输出结构光和参考光的光路系统，所述光路系统的空间光调制器用于加载所述灰度渐变图，并根据所述灰度渐变图的灰度值对结构光进行相位调制，经过相位调制的结构光与所述参考光发生干涉形成干涉条纹；
步骤S30，采集所述干涉条纹，生成干涉条纹图像，所述干涉条纹图像包括从所述第一灰度预设值到所述第二灰度预设值的干涉条纹图像；
步骤S40，对干涉条纹图像进行清晰化和边缘化处理，并提取干涉条纹图像的中心线，生成干涉条纹曲线图；
步骤S50，根据所述干涉条纹曲线图和所述灰度渐变图的信息，输出灰度相位曲线。
2.如权利要求1所述的用于获取空间光调制器相位调制曲线的测试方法，其特征在于，所述步骤S10中，所述第一灰度预设值为0，所述第二灰度预设值为255，b为1，所述第三区域的灰度值为255。
3.如权利要求1所述的用于获取空间光调制器相位调制曲线的测试方法，其特征在于，所述步骤S10中，利用信息处理模块绘制灰度渐变图，在绘制灰度渐变图时，所述第二区域所占像素大小根据分辨率大小计算，定义分辨率大小为M*N，像元大小为d，第一区域和第三区域的宽度均为L1，所述第二区域的宽度为D，所述第二区域所占像素个数为m，则
D＝md。
4.如权利要求1所述的用于获取空间光调制器相位调制曲线的测试方法，其特征在于，所述光路系统包括激光器、扩束镜、偏振片、分光棱镜、反射镜、空间光调制器、透镜和图像采集设备，激光器发出的激光束经过所述扩束镜进行扩束，扩束后的激光束经过偏振片，偏振方向调整为与所述空间光调制器液晶长轴方向平行，调整后的激光束垂直入射到所述分光棱镜，被分为两束相互垂直的第一光束和第二光束；所述第一光束透射并垂直入射到空间光调制器，经过所述空间光调制器调制后的第一光束由所述分光棱镜反射后经过所述透镜生成结构光场，作为结构光；第二光束经反射垂直射入到所述反射镜，经所述反射镜反射返回至所述分光棱镜，作为参考光，所述参考光和所述结构光于所述分光棱镜处汇合发生干涉，并通过所述透镜聚焦成像在所述图像采集设备上，所述图像采集设备输出干涉条纹图像。
5.如权利要求1所述的用于获取空间光调制器相位调制曲线的测试方法，其特征在于，所述步骤S40中，所述对干涉条纹图像进行清晰化和边缘化处理的实施方式为：利用图像平滑算法消除噪声以使干涉条纹图像增强；利用图像锐化技术以使干涉条纹图像边缘变得清晰。
6.如权利要求1所述的用于获取空间光调制器相位调制曲线的测试方法，其特征在于，所述步骤S50中，根据干涉条纹曲线图和灰度渐变图的信息，输出灰度相位曲线的具体实施方式为：
将所述干涉条纹曲线和所述灰度渐变图输入信息处理模块，所述信息处理模块以所述第一区域的干涉条纹曲线作为基准，采用相位模型转换的方法计算出第二区域每个灰度值对应的相位调制量，以灰度值作为横坐标和计算得到的相位调制量作为纵坐标绘制灰度相位曲线，所述相位模型转换满足以下关系式：
其中，∧为条纹周期，
为相位调制量；δ为条纹平移量。
7.用于获取空间光调制器相位调制曲线的测试系统，其特征在于，所述用于获取空间光调制器相位调制曲线的系统包括光路系统、图像处理模块和信息处理模块，所述信息处理模块用于输出灰度渐变图，所述光路系统根据所述灰度渐变图对应的灰度值输出干涉条纹图像，所述图像处理模块用于对所述干涉条纹图像进行清晰化和边缘化处理，并用于提取处理后的干涉条纹图像的中心线，生成干涉条纹曲线图，所述信息处理模块接收所述图像处理输出的干涉条纹曲线图，并根据所述干涉条纹曲线图和灰度渐变图的信息输出灰度相位曲线。
8.如权利要求7所述的用于获取空间光调制器相位调制曲线的测试系统，其特征在于，所述灰度渐变图包括三个区域，分别为第一区域、第二区域和第三区域，所述第一区域的灰度值为0，所述第三区域的灰度值为a，0≤a≤255，所述第二区域的灰度值从第一灰度预设值开始依次递增加b，直至增加到第二灰度预设值，b为整数。
9.如权利要求8所述的用于获取空间光调制器相位调制曲线的测试系统，其特征在于，所述第一灰度预设值为0，所述第二灰度预设值为255，所述b为1，所述第三区域的灰度值为255。
10.如权利要求7所述的用于获取空间光调制器相位调制曲线的测试系统，其特征在于，所述光路系统包括激光器、扩束镜、偏振片、分光棱镜、反射镜、空间光调制器、透镜和图像采集设备，激光器发出的激光束经过所述扩束镜进行扩束，扩束后的激光束经过偏振片，偏振方向调整为与所述空间光调制器液晶长轴方向平行，调整后的激光束垂直入射到所述分光棱镜，被分为两束相互垂直的第一光束和第二光束；所述第一光束透射并垂直入射到空间光调制器，经过所述空间光调制器调制后的第一光束由所述分光棱镜反射后经过所述透镜生成结构光场，作为结构光；第二光束经反射垂直射入到所述反射镜，经所述反射镜反射返回至所述分光棱镜，作为参考光，所述参考光和所述结构光于所述分光棱镜处汇合发生干涉，并通过所述透镜聚焦成像在所述图像采集设备上，所述图像采集设备输出干涉条纹图像。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110253930.8A CN112802154A (zh) | 2021-03-09 | 2021-03-09 | 用于获取空间光调制器相位调制曲线的测试方法及测试系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110253930.8A CN112802154A (zh) | 2021-03-09 | 2021-03-09 | 用于获取空间光调制器相位调制曲线的测试方法及测试系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112802154A true CN112802154A (zh) | 2021-05-14 |
Family
ID=75816708
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110253930.8A Pending CN112802154A (zh) | 2021-03-09 | 2021-03-09 | 用于获取空间光调制器相位调制曲线的测试方法及测试系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112802154A (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101556386A (zh) * | 2009-05-15 | 2009-10-14 | 哈尔滨理工大学 | 一种液晶空间光调制器多参数的干涉式双成像测量装置 |
| CN104122609A (zh) * | 2014-07-29 | 2014-10-29 | 深圳大学 | 基于液晶空间光调制器的可变焦透镜实际焦距计算方法 |
| CN105092056A (zh) * | 2015-05-19 | 2015-11-25 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 数字相移点衍射干涉仪及光学系统波像差测量方法 |
| CN108957716A (zh) * | 2018-05-17 | 2018-12-07 | 哈尔滨工业大学 | 空间光调制器中心位置干涉对准装置及方法 |
| CN109029739A (zh) * | 2018-03-26 | 2018-12-18 | 天津工业大学 | 一种基于希尔伯特变换的光纤干涉条纹图像相位提取方法 |
| WO2019126075A1 (en) * | 2017-12-22 | 2019-06-27 | Dolby Laboratories Licensing Corporation | Temporal modeling of phase modulators in multi-modulation projection |
| CN111537197A (zh) * | 2019-12-25 | 2020-08-14 | 上海瑞立柯信息技术有限公司 | 一种空间光调制器相位测量的通用标定方法 |
-
2021
- 2021-03-09 CN CN202110253930.8A patent/CN112802154A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101556386A (zh) * | 2009-05-15 | 2009-10-14 | 哈尔滨理工大学 | 一种液晶空间光调制器多参数的干涉式双成像测量装置 |
| CN104122609A (zh) * | 2014-07-29 | 2014-10-29 | 深圳大学 | 基于液晶空间光调制器的可变焦透镜实际焦距计算方法 |
| CN105092056A (zh) * | 2015-05-19 | 2015-11-25 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 数字相移点衍射干涉仪及光学系统波像差测量方法 |
| WO2019126075A1 (en) * | 2017-12-22 | 2019-06-27 | Dolby Laboratories Licensing Corporation | Temporal modeling of phase modulators in multi-modulation projection |
| CN109029739A (zh) * | 2018-03-26 | 2018-12-18 | 天津工业大学 | 一种基于希尔伯特变换的光纤干涉条纹图像相位提取方法 |
| CN108957716A (zh) * | 2018-05-17 | 2018-12-07 | 哈尔滨工业大学 | 空间光调制器中心位置干涉对准装置及方法 |
| CN111537197A (zh) * | 2019-12-25 | 2020-08-14 | 上海瑞立柯信息技术有限公司 | 一种空间光调制器相位测量的通用标定方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| WU YUN-LONG等: "The Study on Measurement Methods of Phase Modulation Characteristics for Universal Liquid Crystal Spatial Light Modulator", 《OPTICAL MEASUREMENT TECHNOLOGY AND INSTRUMENTATION》, 19 October 2016 (2016-10-19) * |
| 马思津: "液晶空间光调制器相位调制特性测试及应用研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库》, 15 March 2015 (2015-03-15) * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7769243B2 (en) | Method and apparatus for image inspection | |
| CN102183214B (zh) | 一种大口径非球面镜结构光检测方法 | |
| US20240004176A1 (en) | Quantitative phase image generating method, quantitative phase image generating device, and program | |
| CN101373135B (zh) | 基于瞬时随机光照的三维曲面测量装置及方法 | |
| CN103499432B (zh) | 一种成像系统的成像质量检测方法及系统 | |
| CN103592108A (zh) | Ccd芯片调制传递函数测试装置及方法 | |
| Wang et al. | Phase singularities in analytic signal of white-light speckle pattern with application to micro-displacement measurement | |
| Zhong et al. | 3-D surface profilometry based on modulation measurement by applying wavelet transform method | |
| JP5669284B2 (ja) | 三次元形状測定装置 | |
| US11226293B1 (en) | Structured illumination optical inspection platform for transparent materials | |
| CN113899697A (zh) | 基于条纹图像的晶体折射率测量方法、装置及存储介质 | |
| Song et al. | Mask information-based gamma correction in fringe projection profilometry | |
| CN117053716A (zh) | 一种圆形孔径干涉图轮廓参数自动检测方法 | |
| CN112802154A (zh) | 用于获取空间光调制器相位调制曲线的测试方法及测试系统 | |
| US5692072A (en) | Edge detecting device | |
| US20200256667A1 (en) | Optical apparatus, optical system, and method for measuring an amount of strain of an object | |
| CN113238076B (zh) | 一种基于深度学习的复杂流场测量方法 | |
| CN112924032B (zh) | 用于透射式空间光调制器相位和偏振调制特性的检测方法 | |
| TWI637166B (zh) | 微分相位對比顯微系統與方法 | |
| Kang et al. | Evaluating binary defocusing quantitatively in real-time for fringe projection profilometry | |
| Wang et al. | Comparison of spacing detection algorithms for optical straight fringes images | |
| Kim et al. | Rapid 3D shape measurement using sine pattern in phase-shifting projection method | |
| Zhu et al. | Three-dimensional measurement of fringe projection based on the camera response function of the polarization system | |
| Yu | Image processing methods based on physical models | |
| Deng | Absolute phase recovery based on two-wavelength fringes using a defocusing technique in fringe projection profilometry |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |