提出一种多波长显微干涉光强一致性的控制方法。将光强可调的白光LED作为多波长光源,在显微干涉光路中加入光强探测器,将从不同滤光片出射光的光强实时反馈到STM32单片机中,通过PID(Proportion Integration Differentiation)控制快速调整LED输出光强,实现不同波长光强的一致性,进而得到灰度分布一致的多波长干涉图像。实验结果表明,本文方法能够使不同波长的光强快速准确地稳定在设定值,将对应的不同波长干涉图像对比度误差从18%减小到2%。

电子剪切散斑干涉是在电子散斑干涉基础上发展起来的一种测量位移导数的新方法, 尤其适合于无损检测实时测量。由于噪声干扰, 测量得到的相位差图有大量噪点需要滤波去除。滤波处理计算量大, 采用CPU计算需要很长时间完成。为缩短滤波时间, 实现实时滤波处理, 对四步相移法和Butterworth低通滤波、正余弦均值滤波和复数均值滤波算法, 利用GPU并行计算能力强和存储带宽高的特性, 开发了基于GPU加速计算的解相位差和滤波算法。对比基于CPU的解相位差和滤波计算, GPU加速计算将图像总体处理时间约1.9 s(i7 6500U)降低到了239~366 ms(GeForce 940MX)或86~116 ms(Quadro P3000), 且正余弦均值滤波和复数均值滤波算法均可以通过降低滤波次数缩短滤波时间, 从而保证在性能较弱的GPU上也能将计算时间压缩到0.2 s内, 满足实时图像处理的需求。

提出一种克服由于冷冻靶制冷系统和真空系统工作时引起的振动所带来的干涉图像抖动的方法。通过两个完全相同的CCD同步捕获冷冻靶干涉图像和空间位置图像,以位置图像来标定冷冻靶的振动情况,从而获得冷冻靶在不同状态下的干涉图像。在标定冷冻靶位置的过程中,提出了频率估计、投影标定、特征匹配和全匹配这4种算法,并给出了对应的数字图像处理算法流程。

介绍了旋滤波算法中窗口大小变化对滤波效果的影响,得出旋滤波的窗口应该取在约1/4条纹宽度的结论。处理了大散斑噪声的干涉图,发现窗口尺寸必须超过散斑尺寸才能得到比较好的滤波效果。确定了旋滤波算法应用的范围是大于散斑尺寸,且在1/4条纹宽度处比较合适。针对滤波后条纹对比度降低的问题,使用灰度拉伸的方法进行对比度增强。

提出了采用Fourier-Mellin算法对大孔径静态干涉成像光谱仪的原始干涉图像进行配准的方法,用于校正由于推扫平台系统姿态不稳所造成的失真.采用Fourier-Mellin算法和相位相关算法求取干涉图像的旋转角度和缩放及平移参数,并通过多帧未校正的图像和校正后的图像分别拼接成大面积地域图像来验证算法.实验结果表明,通过人眼判断,可以实现对图像的配准,配准精度达到1Pixel,基本满足将LASIS原始干涉图校正为不失真图像的要求.

通过等效净吸收功率密度方法获取了强激光反射镜热畸变的干涉图像,提出了热畸变反射镜在平面波照射下近场波面畸变与远场光斑的计算方法,探讨了强激光远场光斑测试的一种新思路.定量分析结果表明,对单晶硅镜,在净吸收功率210W,光照时间为6s时,最大热畸变达到0.76μm,由此造成的近场波面Zernike离焦系数为0.32μm,x方向和y方向彗差分别为0.13μm和0.22μm, x方向倾斜系数上升到0.12μm,光束质量因子达5.7.

研究了激光腔镜热畸变的探测方法,并探讨了处理热畸变干涉图像的一种新方法。给出的实验结果证明该方法具有一定的实用价值。