CN116336934B - 一种提高激光干涉测量精度的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种提高激光干涉测量精度的方法和装置，涉及激光干涉的技术领域，包括：利用第一载波条纹和第二载波条纹分别对激光进行干涉，得到第一干涉图和第二干涉图，其中，第一载波条纹的方向与第二载波条纹的方向之间的夹角为直角；分别对第一干涉图和第二干涉图进行傅里叶变换，得到第一频谱图和第二频谱图；分别计算第一频谱图和第二频谱图的相位集中度，得到第一相位集中度和第二相位集中度；基于二分法、第一相位集中度和第二相位集中度，确定出直角内目标方向的载波条纹，并利用目标方向的载波条纹对激光进行干涉，其中，目标方向的载波条纹为直角内相位集中度最大的载波条纹，解决了现有的激光干涉测量的精度较低的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及激光干涉的技术领域，尤其是涉及一种提高激光干涉测量精度的方法和装置。
背景技术
激光干涉作为最精密的位移、振动测量技术之一，在工业及科研的很多领域得到了广泛的应用，但市面上激光干涉测振仪一般只为单束激光，仅能够对单点的位移或振动进行测量，若需获取全场信息，一般只能进行单点光束的扫描。但这一方案无法同时得到大范围信息，在一些情况下，扩束后的大光束由于能够同时生成全场干涉条纹而被需要。
全场的干涉条纹无法使用原有单束激光的简单方法进行处理，现有激光干涉条纹场的处理方法主要分为基于强度和基于相位两种，基于强度的方法有条纹细化图像分割、条纹跟踪技术以及直接基于光强定义处理的方法，但这些方法多需人工对干涉条纹标签或区别，难以实现激光干涉的自动化处理。除了基于强度的方法外，还有一些基于相位的方法，如条纹傅里叶分析、移相干涉技术等，这些技术可直接进行较为简单的处理获取相位，但其中移相干涉技术需拍摄三个相位的图样进行处理，难以进行高频测量，因而，在更多复杂环境下，条纹傅里叶分析技术更加使用。
条纹傅里叶分析技术最早由Takeda在1982年提出，他将干涉光路中的一路倾斜一个小角度，使得条纹带有细密的干涉条纹，使用细密载波携带待测信息，并最终实现复原。
现有激光干涉多使用的条纹傅里叶分析技术，在获取干涉条纹时需要引入一细密的载波条纹，但一般在使用中，学者们一般未关注载波条纹的方向，直接进行干涉及处理，这种做法可能会引入较大误差。
针对上述问题，还未提出有效的解决方案。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种提高激光干涉测量精度的方法和装置，以缓解了现有的激光干涉测量的精度较低的技术问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种提高激光干涉测量精度的方法，包括：利用第一载波条纹和第二载波条纹分别对激光进行干涉，得到第一干涉图和第二干涉图，其中，所述第一载波条纹的方向与所述第二载波条纹的方向之间的夹角为直角；分别对所述第一干涉图和所述第二干涉图进行傅里叶变换，得到第一频谱图和第二频谱图；分别计算所述第一频谱图和所述第二频谱图的相位集中度，得到第一相位集中度和第二相位集中度；基于二分法、所述第一相位集中度和所述第二相位集中度，确定出所述直角内目标方向的载波条纹，并利用所述目标方向的载波条纹对所述激光进行干涉，其中，所述目标方向的载波条纹为所述直角内相位集中度最大的载波条纹。
进一步地，所述相位集中度的计算公式为，为频谱图中的任一像素点与图像中心的距离，/>，/>为频谱图中一阶谐振瓣的幅值最大点，/>为截至半径。
进一步地，基于二分法、所述第一相位集中度和所述第二相位集中度，确定出所述直角内目标方向的载波条纹，包括：二分步骤，对所述第一载波条纹的方向与所述第二载波条纹的方向之间的夹角进行二分，得到初始方向；干涉步骤，利用所述初始方向的载波条纹对所述激光进行干涉，得到第三频谱图；计算步骤，计算所述第三频谱图的相位集中度，得到第三相位集中度；确定步骤，确定出所述第一相位集中度、所述第二相位集中度和所述第三相位集中度中最小的相位集中度，并将所述第一相位集中度、所述第二相位集中度和所述第三相位集中度中除所述最小的相位集中度以外的相位集中度确定为目标相位集中度；若所述最小的相位集中度不是所述初始方向的载波条纹对应的相位集中度，则将所述目标相位集中度对应的载波条纹确定为所述第一载波条纹和第二载波条纹，重复执行所述二分步骤、所述干涉步骤、所述计算步骤和所述确定步骤，直至所述目标相位集中度对应的两个载波条纹的方向之间的夹角小于预设夹角，并将所述目标相位集中度中最大相位集中度对应载波条纹确定为所述目标方向的载波条纹。
进一步地，所述方法还包括：若所述最小的相位集中度为所述初始方向的载波条纹对应的相位集中度，则确定出第二初始方向，其中，所述第二初始方向与所述第一载波条纹的方向和所述第二载波条纹的方向中任一方向之间的夹角为所述直角的补角；将所述补角确定为所述第一载波条纹的方向与所述第二载波条纹的方向之间的夹角，重复执行所述二分步骤、所述干涉步骤、所述计算步骤和所述确定步骤，直至所述目标相位集中度对应的两个载波条纹的方向之间的夹角小于预设夹角，并将所述目标相位集中度中最大相位集中度对应载波条纹确定为所述目标方向的载波条纹。
进一步地，所述方法还包括：基于预设角度对所述直角和所述补角进行划分，得到多个划分角度；分别确定出各个划分角度对应的相位集中度；将所述各个划分角度对应的相位集中度中最大的划分角度对应的载波条纹，确定为所述目标方向的载波条纹。
第二方面，本发明实施例还提供了一种提高激光干涉测量精度的装置，包括： 干涉单元，用于利用第一载波条纹和第二载波条纹分别对激光进行干涉，得到第一干涉图和第二干涉图，其中，所述第一载波条纹的方向与所述第二载波条纹的方向之间的夹角为直角；变换单元，用于分别对所述第一干涉图和所述第二干涉图进行傅里叶变换，得到第一频谱图和第二频谱图；计算单元，用于分别计算所述第一频谱图和所述第二频谱图的相位集中度，得到第一相位集中度和第二相位集中度；确定单元，用于基于二分法、所述第一相位集中度和所述第二相位集中度，确定出所述直角内目标方向的载波条纹，并利用所述目标方向的载波条纹对所述激光进行干涉，其中，所述目标方向的载波条纹为所述直角内相位集中度最大的载波条纹。
进一步地，所述相位集中度的计算公式为，为频谱图中的任一像素点与图像中心的距离，/>，/>为频谱图中一阶谐振瓣的幅值最大点，/>为截至半径。
进一步地，所述确定单元，用于：二分步骤，对所述第一载波条纹的方向与所述第二载波条纹的方向之间的夹角进行二分，得到初始方向；干涉步骤，利用所述初始方向的载波条纹对所述激光进行干涉，得到第三频谱图；计算步骤，计算所述第三频谱图的相位集中度，得到第三相位集中度；确定步骤，确定出所述第一相位集中度、所述第二相位集中度和所述第三相位集中度中最小的相位集中度，并将所述第一相位集中度、所述第二相位集中度和所述第三相位集中度中除所述最小的相位集中度以外的相位集中度确定为目标相位集中度；若所述最小的相位集中度不是所述初始方向的载波条纹对应的相位集中度，则将所述目标相位集中度对应的载波条纹确定为所述第一载波条纹和第二载波条纹，重复执行所述二分步骤、所述干涉步骤、所述计算步骤和所述确定步骤，直至所述目标相位集中度对应的两个载波条纹的方向之间的夹角小于预设夹角，并将所述目标相位集中度中最大相位集中度对应载波条纹确定为所述目标方向的载波条纹。
第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器以及处理器，所述存储器用于存储支持处理器执行上述第一方面中所述方法的程序，所述处理器被配置为用于执行所述存储器中存储的程序。
第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序。
在本发明实施例中，通过利用第一载波条纹和第二载波条纹分别对激光进行干涉，得到第一干涉图和第二干涉图，其中，所述第一载波条纹的方向与所述第二载波条纹的方向之间的夹角为直角；分别对所述第一干涉图和所述第二干涉图进行傅里叶变换，得到第一频谱图和第二频谱图；分别计算所述第一频谱图和所述第二频谱图的相位集中度，得到第一相位集中度和第二相位集中度；基于二分法、所述第一相位集中度和所述第二相位集中度，确定出所述直角内目标方向的载波条纹，并利用所述目标方向的载波条纹对所述激光进行干涉，其中，所述目标方向的载波条纹为所述直角内相位集中度最大的载波条纹，达到了利用相位集中度极大值的载波条纹方向对激光进行干涉的目的，进而解决了现有的激光干涉测量的精度较低的技术问题，从而实现了提高干涉测量的精度的技术效果。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种提高激光干涉测量精度的方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的横条纹载波频谱图；
图3为本发明实施例提供的一种提高激光干涉测量精度的装置的示意图；
图4为本发明实施例提供的一种电子设备的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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做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。
实施例一：
根据本发明实施例，提供了一种提高激光干涉测量精度的方法的实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
图1是根据本发明实施例的一种提高激光干涉测量精度的方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：
步骤S102，利用第一载波条纹和第二载波条纹分别对激光进行干涉，得到第一干涉图和第二干涉图，其中，所述第一载波条纹的方向与所述第二载波条纹的方向之间的夹角为直角；
步骤S104，分别对所述第一干涉图和所述第二干涉图进行傅里叶变换，得到第一频谱图和第二频谱图；
步骤S106，分别计算所述第一频谱图和所述第二频谱图的相位集中度，得到第一相位集中度和第二相位集中度；
需要说明的是，相位集中度的计算公式为，为频谱图中的任一像素点与图像中心的距离，/>为频谱图中一阶谐振瓣的幅值最大点，/>为截至半径。
步骤S108，基于二分法、所述第一相位集中度和所述第二相位集中度，确定出所述直角内目标方向的载波条纹，并利用所述目标方向的载波条纹对所述激光进行干涉，其中，所述目标方向的载波条纹为所述直角内相位集中度最大的载波条纹。
在本发明实施例中，通过利用第一载波条纹和第二载波条纹分别对激光进行干涉，得到第一干涉图和第二干涉图，其中，所述第一载波条纹的方向与所述第二载波条纹的方向之间的夹角为直角；分别对所述第一干涉图和所述第二干涉图进行傅里叶变换，得到第一频谱图和第二频谱图；分别计算所述第一频谱图和所述第二频谱图的相位集中度，得到第一相位集中度和第二相位集中度；基于二分法、所述第一相位集中度和所述第二相位集中度，确定出所述直角内目标方向的载波条纹，并利用所述目标方向的载波条纹对所述激光进行干涉，其中，所述目标方向的载波条纹为所述直角内相位集中度最大的载波条纹，达到了利用相位集中度极大值的载波条纹方向对激光进行干涉的目的，进而解决了现有的激光干涉测量的精度较低的技术问题，从而实现了提高干涉测量的精度的技术效果。
下面对步骤S104进行说明。
一般的干涉条纹图可以写成如下形式：
（1）
其中表示干涉图像的灰度强度，/>表示参考波前与测试波前之间的相位差，/>表示平均强度，/>是在该位置处的调制强度。
条纹傅里叶分析技术利用快速傅里叶在频谱分离干涉图的背景项和相位项。利用复数形式，干涉图可以写成如下形式：
（2）
其中表示线性载波条纹的函数，但一般并未规定载波条纹的方向。要获取的值，一般的处理方法是先对式（2）进行傅里叶变化，在空间频域种提取所要求得的相位值。式（2）的傅里叶变换结果写作：
（3）
其中是频域下的坐标，/>是德尔塔函数，/>和是一对对应式（2）中等式右边第二项和第三项的复数共轭函数，线性载波函数/>在频谱中将/>和/>两相偏移到了相反的两边，这一过程可以通过下述过程解释：
（4）
并且有
（5）
式（5）的结果实际上是对目标频谱区域叠加条纹载波后的结果。类似的，还有：
（6）
和
（7）
频谱中两瓣如图2中圈出的区域。
在本发明实施例中，步骤S108包括如下步骤：
二分步骤，对所述第一载波条纹的方向与所述第二载波条纹的方向之间的夹角进行二分，得到初始方向；
干涉步骤，利用所述初始方向的载波条纹对所述激光进行干涉，得到第三频谱图；
计算步骤，计算所述第三频谱图的相位集中度，得到第三相位集中度；
确定步骤，确定出所述第一相位集中度、所述第二相位集中度和所述第三相位集中度中最小的相位集中度，并将所述第一相位集中度、所述第二相位集中度和所述第三相位集中度中除所述最小的相位集中度以外的相位集中度确定为目标相位集中度；
若所述最小的相位集中度不是所述初始方向的载波条纹对应的相位集中度，则将所述目标相位集中度对应的载波条纹确定为所述第一载波条纹和第二载波条纹，重复执行所述二分步骤、所述干涉步骤、所述计算步骤和所述确定步骤，直至所述目标相位集中度对应的两个载波条纹的方向之间的夹角小于预设夹角，并将所述目标相位集中度中最大相位集中度对应载波条纹确定为所述目标方向的载波条纹。
在本发明实施例中，在对载波条纹进行条纹方向寻优时，对第一载波条纹的方向与第二载波条纹的方向之间的夹角进行二分，得到初始方向，将第一载波条纹的方向和第二载波条纹的方向确定为0度和90度，则初始方向为45度。
接着，分别确定出载波条纹的方向分别为0度、90度和45度时，载波条纹对激光进行干涉，得到第一频谱图、第二频谱图和第三频谱图，并对第一频谱图、第二频谱图和第三频谱图进行傅里叶变换，得到第一干涉图、第二干涉图和第三干涉图，然后，利用相位集中度的计算公式分别计算出第一干涉图、第二干涉图和第三干涉图中1级频谱分量或-1级频谱分量的相位集中度。
如果载波条纹的方向为45度对应的相位集中度不是三个相位集中度中的最小值，则确定出三个相位集中度中较大的两个相位集中度，并将较大的两个相位集中度对应的载波条纹的方向之间的夹角确定为第一载波条纹的方向与第二载波条纹的方向之间的夹角，并再次对该夹角进行二分，并重复执行上述步骤，直到较大的两个相位集中度对应的两个载波条纹的方向之间的夹角小于预设夹角（优选的，上述的预设夹角为20度）。
最后，将较大的两个相位集中度中的最大值对应的载波条纹作为目标方向的载波条纹。
在本发明实施例中，还包括如下步骤：
若所述最小的相位集中度为所述初始方向的载波条纹对应的相位集中度，则确定出第二初始方向，其中，所述第二初始方向与所述第一载波条纹的方向和所述第二载波条纹的方向中任一方向之间的夹角为所述直角的补角；
将所述补角确定为所述第一载波条纹的方向与所述第二载波条纹的方向之间的夹角，重复执行所述二分步骤、所述干涉步骤、所述计算步骤和所述确定步骤，直至所述目标相位集中度对应的两个载波条纹的方向之间的夹角小于预设夹角，并将所述目标相位集中度中最大相位集中度对应载波条纹确定为所述目标方向的载波条纹。
在本发明实施例中，除了利用二分法确定目标方向的载波条纹以外，还可以采用等分法确定目标方向的载波条纹以外。
具体的，基于预设角度对所述直角和所述补角进行划分，得到多个划分角度；
分别确定出各个划分角度对应的相位集中度；
将所述各个划分角度对应的相位集中度中最大值对应的划分角度对应的载波条纹，确定为所述目标方向的载波条纹。
在本发明实施例中，对180度角按照预设角度（优选的，预设角度一般为18度）进行划分，得到10个划分角度。
接着，使载波条纹分别以上述10个划分角度对激光进行干涉，并计算出10个干涉图对应的10个相位集中度。
最后，将10个相位集中度中的最大值对应的划分角度对应的载波条纹，作为目标方向的载波条纹。
由于原有的条纹傅里叶分析使用默认的条纹方向进行干涉及处理，在一般情况下时此种处理并无较大误差，但在所测量的相位空间变化率较大时，若载波方向的选取不太适宜，就会导致相位信息在频谱图上分散或与载波条纹的频率叠加互相影响。那么为了在使用条纹傅里叶分析方法测量极限相位变化并具有较好的测量精度时，就务必要考虑载波干涉条纹的方向问题。
因此，本发明实施例中，通过分析选取相位集中度极大值的条纹方向，确保相位信息保真度最高且避免与干涉条纹的频率产生相互影响，从而实现提高光干涉测量的精度。
实施例二：
本发明实施例还提供了一种提高激光干涉测量精度的装置，该提高激光干涉测量精度的装置用于执行本发明实施例上述内容所提供的提高激光干涉测量精度的方法，以下是本发明实施例提供的提高激光干涉测量精度的装置的具体介绍。
如图3所示，图3为上述提高激光干涉测量精度的装置的示意图，该提高激光干涉测量精度的装置包括：
干涉单元10，用于利用第一载波条纹和第二载波条纹分别对激光进行干涉，得到第一干涉图和第二干涉图，其中，所述第一载波条纹的方向与所述第二载波条纹的方向之间的夹角为直角；
变换单元20，用于分别对所述第一干涉图和所述第二干涉图进行傅里叶变换，得到第一频谱图和第二频谱图；
计算单元30，用于分别计算所述第一频谱图和所述第二频谱图的相位集中度，得到第一相位集中度和第二相位集中度；
确定单元40，用于基于二分法、所述第一相位集中度和所述第二相位集中度，确定出所述直角内目标方向的载波条纹，并利用所述目标方向的载波条纹对所述激光进行干涉，其中，所述目标方向的载波条纹为所述直角内相位集中度最大的载波条纹。
在本发明实施例中，通过利用第一载波条纹和第二载波条纹分别对激光进行干涉，得到第一干涉图和第二干涉图，其中，所述第一载波条纹的方向与所述第二载波条纹的方向之间的夹角为直角；分别对所述第一干涉图和所述第二干涉图进行傅里叶变换，得到第一频谱图和第二频谱图；分别计算所述第一频谱图和所述第二频谱图的相位集中度，得到第一相位集中度和第二相位集中度；基于二分法、所述第一相位集中度和所述第二相位集中度，确定出所述直角内目标方向的载波条纹，并利用所述目标方向的载波条纹对所述激光进行干涉，其中，所述目标方向的载波条纹为所述直角内相位集中度最大的载波条纹，达到了利用相位集中度极大值的载波条纹方向对激光进行干涉的目的，进而解决了现有的激光干涉测量的精度较低的技术问题，从而实现了提高干涉测量的精度的技术效果。
实施例三：
本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器以及处理器，所述存储器用于存储支持处理器执行上述实施例一中所述方法的程序，所述处理器被配置为用于执行所述存储器中存储的程序。
参见图4，本发明实施例还提供一种电子设备100，包括：处理器50，存储器51，总线52和通信接口53，所述处理器50、通信接口53和存储器51通过总线52连接；处理器50用于执行存储器51中存储的可执行模块，例如计算机程序。
其中，存储器51可能包含高速随机存取存储器（RAM，Random Access Memory），也可能还包括非不稳定的存储器（non-volatilememory），例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口53（可以是有线或者无线）实现该系统网元与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用互联网，广域网，本地网，城域网等。
总线52可以是ISA总线、PCI总线或EISA总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图4中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
其中，存储器51用于存储程序，所述处理器50在接收到执行指令后，执行所述程序，前述本发明实施例任一实施例揭示的流过程定义的装置所执行的方法可以应用于处理器50中，或者由处理器50实现。
处理器50可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器50中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器50可以是通用处理器，包括中央处理器(CentralProcessingUnit，简称CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessing，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器51，处理器50读取存储器51中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
实施例四：
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器运行时执行上述实施例一中所述方法的步骤。
另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种提高激光干涉测量精度的方法，其特征在于，包括：
利用第一载波条纹和第二载波条纹分别对激光进行干涉，得到第一干涉图和第二干涉图，其中，所述第一载波条纹的方向与所述第二载波条纹的方向之间的夹角为直角；
分别对所述第一干涉图和所述第二干涉图进行傅里叶变换，得到第一频谱图和第二频谱图；
分别计算所述第一频谱图和所述第二频谱图的相位集中度，得到第一相位集中度和第二相位集中度；
基于二分法、所述第一相位集中度和所述第二相位集中度，确定出所述直角内目标方向的载波条纹，并利用所述目标方向的载波条纹对所述激光进行干涉，其中，所述目标方向的载波条纹为所述直角内相位集中度最大的载波条纹；
其中，基于二分法、所述第一相位集中度和所述第二相位集中度，确定出所述直角内目标方向的载波条纹，包括：
二分步骤，对所述第一载波条纹的方向与所述第二载波条纹的方向之间的夹角进行二分，得到初始方向；
干涉步骤，利用所述初始方向的载波条纹对所述激光进行干涉，得到第三频谱图；
计算步骤，计算所述第三频谱图的相位集中度，得到第三相位集中度；
确定步骤，确定出所述第一相位集中度、所述第二相位集中度和所述第三相位集中度中最小的相位集中度，并将所述第一相位集中度、所述第二相位集中度和所述第三相位集中度中除所述最小的相位集中度以外的相位集中度确定为目标相位集中度；
若所述最小的相位集中度不是所述初始方向的载波条纹对应的相位集中度，则将所述目标相位集中度对应的载波条纹确定为所述第一载波条纹和第二载波条纹，重复执行所述二分步骤、所述干涉步骤、所述计算步骤和所述确定步骤，直至所述目标相位集中度对应的两个载波条纹的方向之间的夹角小于预设夹角，并将所述目标相位集中度中最大相位集中度对应载波条纹确定为所述目标方向的载波条纹。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述相位集中度的计算公式为，/>为频谱图中的任一像素点与图像中心的距离，/>为频谱图中一阶谐振瓣的幅值最大点，/>为截止半径。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若所述最小的相位集中度为所述初始方向的载波条纹对应的相位集中度，则确定出第二初始方向，其中，所述第二初始方向与所述第一载波条纹的方向和所述第二载波条纹的方向中任一方向之间的夹角为所述直角的补角；
将所述补角确定为所述第一载波条纹的方向与所述第二载波条纹的方向之间的夹角，重复执行所述二分步骤、所述干涉步骤、所述计算步骤和所述确定步骤，直至所述目标相位集中度对应的两个载波条纹的方向之间的夹角小于预设夹角，并将所述目标相位集中度中最大相位集中度对应载波条纹确定为所述目标方向的载波条纹。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
基于预设角度对所述直角和所述补角进行划分，得到多个划分角度；
分别确定出各个划分角度对应的相位集中度；
将所述各个划分角度对应的相位集中度中最大值对应的划分角度对应的载波条纹，确定为所述目标方向的载波条纹。
5.一种提高激光干涉测量精度的装置，其特征在于，包括：
干涉单元，用于利用第一载波条纹和第二载波条纹分别对激光进行干涉，得到第一干涉图和第二干涉图，其中，所述第一载波条纹的方向与所述第二载波条纹的方向之间的夹角为直角；
变换单元，用于分别对所述第一干涉图和所述第二干涉图进行傅里叶变换，得到第一频谱图和第二频谱图；
计算单元，用于分别计算所述第一频谱图和所述第二频谱图的相位集中度，得到第一相位集中度和第二相位集中度；
确定单元，用于基于二分法、所述第一相位集中度和所述第二相位集中度，确定出所述直角内目标方向的载波条纹，并利用所述目标方向的载波条纹对所述激光进行干涉，其中，所述目标方向的载波条纹为所述直角内相位集中度最大的载波条纹；
其中，所述确定单元，用于：
二分步骤，对所述第一载波条纹的方向与所述第二载波条纹的方向之间的夹角进行二分，得到初始方向；
干涉步骤，利用所述初始方向的载波条纹对所述激光进行干涉，得到第三频谱图；
计算步骤，计算所述第三频谱图的相位集中度，得到第三相位集中度；
确定步骤，确定出所述第一相位集中度、所述第二相位集中度和所述第三相位集中度中最小的相位集中度，并将所述第一相位集中度、所述第二相位集中度和所述第三相位集中度中除所述最小的相位集中度以外的相位集中度确定为目标相位集中度；
若所述最小的相位集中度不是所述初始方向的载波条纹对应的相位集中度，则将所述目标相位集中度对应的载波条纹确定为所述第一载波条纹和第二载波条纹，重复执行所述二分步骤、所述干涉步骤、所述计算步骤和所述确定步骤，直至所述目标相位集中度对应的两个载波条纹的方向之间的夹角小于预设夹角，并将所述目标相位集中度中最大相位集中度对应载波条纹确定为所述目标方向的载波条纹。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，
所述相位集中度的计算公式为，/>为频谱图中的任一像素点与图像中心的距离，/>，/>为频谱图中一阶谐振瓣的幅值最大点，/>为截止半径。
7.一种电子设备，其特征在于，包括存储器以及处理器，所述存储器用于存储支持处理器执行权利要求1至4任一项所述方法的程序，所述处理器被配置为用于执行所述存储器中存储的程序。
8.一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，其特征在于，计算机程序被处理器运行时执行上述权利要求1至4任一项所述方法的步骤。
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|---|---|---|---|
| CN202310627796.2A CN116336934B (zh) | 2023-05-31 | 2023-05-31 | 一种提高激光干涉测量精度的方法和装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202310627796.2A CN116336934B (zh) | 2023-05-31 | 2023-05-31 | 一种提高激光干涉测量精度的方法和装置 |
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| CN104457615A (zh) * | 2014-11-14 | 2015-03-25 | 深圳大学 | 基于广义s变换的三维数字成像方法 |
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| CN115829844A (zh) * | 2022-12-23 | 2023-03-21 | 中国人民解放军国防科技大学 | 相干合成光纤激光倾斜噪声获取以及倾斜控制方法、系统 |
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2023
- 2023-05-31 CN CN202310627796.2A patent/CN116336934B/zh active Active
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