1 北京理工大学 光电学院， 北京0008
2 中国气象局中国遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室/国家卫星气象中心 （国家空间天气监测预警中心）， 北京100081
3 许健民气象卫星创新中心， 北京100081
为了提高风云三号D星（FY-3D）上搭载的高光谱红外大气探测仪（HIRAS）的辐射定标精度，对HIRAS数据预处理中使用的相位校正模块做了改进。相位校正是预处理流程中的基本处理步骤之一，用于确定干涉图的零光程差位置（ZPD），ZPD是傅里叶变换的中心同时也是傅里叶变换的前提，对反演光谱具有重要影响，但目前业务中使用的相位校正方法只能将ZPD精确到整数采样点，本文基于仪器相位方法将对地观测、黑体观测和冷空观测的光谱相位相互比较，提取出线性相位分量，从而将ZPD精度提升到亚采样级。HIRAS与JPSS-1/CrIS比对结果显示，改进后的相位校正方法使三波段的平均偏差分别下降约0.1 K，0.4 K和0.8 K，三波段的偏差标准差分别下降约0.06 K，0.2 K和1.5 K，同时偏差对目标温度的依赖性也有所降低。改进后的相位校正方法弥补了原相位校正模块的缺点，有效减小HIRAS的辐射不确定度。
高光谱 相位校正 零光程差 仪器相位 hyperspectral phase correction zero optical path difference phase of instrument 光学 精密工程
2023, 31(10): 1419
1 中国工程物理研究院高能激光科学与技术重点实验室，四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院应用电子学研究所，四川 绵阳 621900
粘接工艺会影响相位校正器的实际性能，然而在研制过程中相位校正器的镜面常出现破损情况。分析粘接工艺后校正面面形的特征和镜面破损的特点发现，镜面玻璃与连接柱头材料之间热膨胀系数差异过大会导致高温固化后校正面相应位置的残余应力过大。建立数值模型对连接处的热应力进行仿真，并选取热膨胀系数与镜面玻璃相近的柱头材料以及固化温度更低的黏接剂减小残余应力。将柱头材料更换为热膨胀系数与玻璃材料（K9）更匹配的3Cr13，实验结果表明，高温固化后相位校正器的静态面形有了极大改善，多次实验均未出现校正面破损的情况。
光学器件 相位校正器 粘接热应力 高温固化 镜面破损 激光与光电子学进展
2023, 60(5): 0523004
1 华北电力大学 控制与计算机工程学院，北京 102206
2 国家电网有限公司信息通信分公司，北京 100761
3 中国科学院计算技术研究所前瞻研究实验室，北京 100190
4 太仓中科信息技术研究院，江苏 太仓 215400
机械零件的精确测量可为零件的加工制造、虚拟仿真、缺陷检测等应用提供依据，基于条纹投影的双目视觉方法由于其高精度的特点广泛应用于机械零件的形貌测量中。在该方法中，绝对相位曲线的质量决定着三维重建的最终精度。由于环境噪声、场景不连续或零件表面复杂结构等的影响，绝对相位曲线往往存在着大量的噪声点和不同程度的形变。为了提高重建精度，针对绝对相位曲线存在的问题提出了相应的改进方法；针对难以去除的远离相位曲线的噪声点，提出逐区域相位校正方法，该方法将每一行的相位曲线分为若干区域，以区域内相位值的中位数为阈值，去除此类噪声点；针对相位曲线的形变区域，在基于点基元的立体匹配方法的基础上引入曲线拟合方法，并对匹配后得到的视差图进行精化，能够改善相位曲线形变区域立体匹配结果不佳的情况，提高了匹配方法的鲁棒性与精度。使用该方法对复杂零件FSW逆变器进行重建，标准偏差可降至0.1 mm以内。实验结果表明：所提方法重建精度更高，对于表面结构复杂的机械零件，能够实现精确测量。
三维重建 相位校正 机械零件 多频外差 曲线拟合 3D reconstruction phase correction mechanical parts multi-frequency heterodyne curve fitting 红外与激光工程
2022, 51(7): 20210730
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
相位误差校正是恢复高质量光谱图的关键环节之一。常用的 Mertz 法利用过零采样的单边干涉图数据, 可以快速进行相位校正。针对该方法中对非对称干涉图利用不均匀导致的光谱图高频分量恢复不准确的问题, 提出基于改进 Mertz 法的相位校正方法。利用奇次多项式对非对称干涉图加权, 使得改进的 Mertz 法均衡利 用 “小双边" 干涉图的光谱信息。实验结果表明: 采用所提出的改进 Mertz 法能有效恢复光谱的细节信息, 提升仪器的信噪比。相比于线性函数加权法, 所提出的奇次多项式加权在 900～1100 cm－1 波段 和 2500～2600 cm－1 波段, 平均峰- 峰值信噪比分别提升了 1.2%、2.3%, 均方根值信噪比分别提升了 3.6% 、1.1%。
光谱学 相位校正 改进的 Mertz 法 干涉图 奇次多项式加权 spectroscopy phase correction improved Mertz method interferogram odd polynomial weighting
江南大学物联网工程学院轻工过程先进控制教育部重点实验室,江苏 无锡 214122
针对双目视觉系统中单调法校正阴影区相位噪声时存在校正不足的问题,提出了一种改进型相位校正方法。利用四步相移与多频外差求解工件表面的绝对相位信息,通过单调不减性对相位噪声进行校正。分析多组实验对象校正不足时相位噪声特点,根据相位频率矩阵计算固定区间内非零相位出现的频率来校正离散相位噪声,利用相邻间断点实际相位与预测相位的差值对连续相位噪声进行校正。计算间断点间的斜率与两侧非零相位的拟合斜率并进行判断,利用线性法补齐因随机噪声而被置零的部分相位,保证了工件信息的完整性。实验结果表明:所提方法可以有效校正阴影区的相位噪声,可适用于不同的实验对象,圆柱体木质工件的平均测量误差为0.0859 mm,精度可满足目标抓取的位姿估计要求。
机器视觉 阴影区 相位校正 多频外差 激光与光电子学进展
2020, 57(2): 021503
1 四川大学电气信息学院, 四川 成都 610065
2 广东省公安厅, 广东 广州 510050
针对相位测量轮廓术中由光学成像设备的点扩展函数引起的卷积效应,提出了一种估计点扩展函数卷积模型参数的方法。该方法利用卷积效应对相位测量轮廓术中光强调制度参数的影响,通过计算基频与更高空间频率之间的光强调制比率,实现了对点扩展函数参数的估计,利用估计的参数建立卷积模型对误差区域进行相位校正,从而提高三维重建精度。仿真及实验结果均验证了所提方法的有效性,与校正前相比,相位的均方根误差减小了30.55%。
测量 相位测量轮廓术 点扩展函数 卷积效应 相位误差 相位校正
1 武汉理工大学 光纤传感技术国家工程实验室, 武汉 430070
2 武汉理工大学 信息工程学院, 武汉 430070
为了提高光纤法布里珀罗传感器的解调精度和效率, 利用干涉光谱中的波峰计算出一系列光程差, 根据最小二乘法求出该组光程差中方差最小的解作为粗略解调结果, 并计算出光谱附加相位; 在光谱附加相位基础上进行校正, 得到补偿光程差, 两者之和为最终解调结果.仿真结果表明, 该算法的解调误差在±2.5 nm内.光纤法布里珀罗蓝宝石高温传感实验表明, 从室温升到1 000℃时, 该算法解调光程差精度为5.4 nm, 对应温度的精度为±0.36‰F.S., 同等条件下计算速度比FFTMMSE快400倍, 具有计算精度高, 计算速度快的优点.
光纤法布里珀罗传感器 信号解调 最小二乘法 相位校正 高温传感器 Fiberoptic FabryPerot sensor Signal demodulation Least square estimation Phase correction High temperature sensor
1 浙江大学热能工程研究所能源清洁利用国家重点实验室, 浙江 杭州 310027
2 浙江省能源集团有限公司, 浙江 杭州 310007
提出了一种基于结构光多频相移法的相位校正算法。基于相位梯度,建立可靠度判据,将煤块有效测量区域内的相位点分成两类,并依次对其进行校正。实验分析了所提结构光投影算法的适用性,并测量该算法的精度。实验结果表明,所提方法较好地解决了煤块表面形貌测量中无效相位点的问题。
成像系统 相位校正 多频相移 煤块 结构光测量 激光与光电子学进展
2019, 56(4): 041102
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
大尺寸反射式光栅是提高天文光谱仪分辨率和啁啾脉冲放大系统输出能量的核心元件。随着天文和激光核聚变技术的发展, 大尺寸反射式光栅的研制已成为国内外学者研究的热点。相较于单块大尺寸反射式光栅的研制, 拼接法以其难度系数低、制作成本低和待拼接的小光栅易制作、质量高等优点成为了制作大尺寸反射式光栅的主要方法。本文介绍了大尺寸反射式光栅拼接技术的基本原理, 详细综述了光栅拼接技术的研究进展, 包括光栅拼接误差检测理论、光栅拼接误差分离、拼接光栅波前相位校正、光栅拼接误差维数的削减和光栅拼接装置, 最后总结了光栅拼接技术的优缺点并指出了其未来的发展方向。
光栅拼接 误差检测 误差分离 相位校正 拼接装置 grating mosaic error detection error separation phase correction mosaic device
西安理工大学自动化与信息工程学院, 陕西 西安 710048
利用光栅检测涡旋光束轨道角动量(OAM)并进行性能改善的方法容易实现且能降低通信系统成本。将涡旋光束照射到周期渐变光栅和环形光栅的合适位置,观察衍射图中光斑的分布规律,并对入射涡旋光束进行检测。实验结果表明,通过判断光斑中暗条纹的数量和朝向便可确定入射涡旋光束的拓扑荷的大小和正负,利用相位校正技术或光束复制技术可以使衍射结果中的条纹更加清晰,使用这两种技术后可将检测到的拓扑荷数提高至30。该研究为OAM复用通信中的解复用和涡旋光的产生提供了依据。
物理光学 涡旋光束 轨道角动量 检测 光束复制 相位校正
