1 西安工业大学 光电工程学院， 陕西西安70032
2 西安交通大学 机械制造系统工程国家重点实验室， 陕西西安710049
为满足点衍射干涉测量对解包算法高精度、高效以及抗干扰的检测需求。提出一种基于空洞空间卷积的相移点衍射干涉图像的相位解包方法，通过将自编码器结构和空洞空间卷积结合获得更高的相位解包精度，实现对包裹相位图像可控的多尺度特征提取。根据点衍射图像特点制作的大量多样化数据集对其进行训练和优化，从而实现准确识别包裹相位所在阶次，最终可以快速处理包裹图像得到高精度的解包结果。利用所提方法对实际点衍射干涉图像进行处理，并与ESDI专业干涉图像处理软件以及其他解包算法处理结果进行比对，结果表明：本文解包结果与软件枝切法解包处理结果均方根误差值为0.022 2 rad，面形拟合结果与软件面形拟合结果峰谷差值仅为0.012 1λ、均方根差值仅为0.004 2λ；时间效率上，完成一幅图像的处理平均仅需0.035 s，而传统方法均大于1 s。与其他方法相比，所提方法在处理包裹相位方面具有快速、高精度的特性，为点衍射干涉图像处理的高精度相位解包提供了新的可行方案。
干涉测量 面形检测 干涉成像 神经网络 相位解包 interferometry surface measurement interference fringe neural networks phase unwrapping
齐齐哈尔大学计算机与控制工程学院, 黑龙江 齐齐哈尔 161006
为了解决在用(0-1)掩膜和最小二乘迭代法处理局部高密度残差点包裹相位解包时，由于真实相位丢失、误差传递和过度平滑作用引起的相位解包精度低的问题，提出一种新的解包方法。采用(2k+1)×(2k+1)维亚像素离散高斯卷积核对高密度残差点区域进行掩膜处理，有效保留该区域真实相位信息。再利用调节度-最大相位梯度质量图定义四向最小二乘迭代法的权值，改善最小二乘迭代法的过度平滑作用，抑制误差在残差点区域的传递，有效提高该区域解包的精确性。实验结果表明，该方法能很好地解决局部存在高密度残差点的解包裹问题，快速有效地还原高密度残差点区域的原始相位。与传统最小二乘迭代法相比，在相同的迭代次数下，该方法高密度残差点区域的平均误差仅为最小二乘迭代法的10%，更适合于高密度残差点较为集中的包裹相位精确解包。
测量 相位解包 高密度残差点 高斯卷积核 质量图 四向最小二乘法 激光与光电子学进展
2017, 54(4): 041202
南京理工大学电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
相位解包算法主要分为路径相关算法和路径无关算法, 广泛应用于光学测量领域。针对残差相位中含有噪声的问题, 提出了改进的基于全变分最小去噪的路径无关相位解包算法。首先在包裹相位图中求出相位梯度, 然后用全变分最小方法对相位梯度图去噪, 通过积分获得近似的相位解包图, 并进一步去除了残差相位图中的噪声, 经多次迭代获得最终的相位解包图。通过仿真和实验对比了去除噪声前后解包相位与原始相位的误差。结果表明, 残差相位去噪后得到解包相位的峰谷值、均方根值误差均小于未去噪的情况。
测量 相位测量 相位解包 路径无关解包 相位梯度 全变分最小去噪 激光与光电子学进展
2016, 53(12): 121202
1 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所，江苏 南京 210042
2 中国科学院天文光学技术重点实验室，江苏 南京 210042
3 苏州大学物理与光电能源学部教育部现代光学技术重点实验室，江苏 苏州 215006
4 苏州大学物理与光电能源学部江苏省先进光学制造技术重点实验室，江苏 苏州 215006
相位解包在光学测量领域有着广泛的应用，其中路径相关类解包方法通常计算速度较快，但抗噪声能力较弱；而路径无关类方法的鲁棒性好，但大多存在迭代收敛慢、计算量大的问题。因此，将区域重构技术引入解包运算中，得到一种新的路径无关类解包方法。该方法对于矩形区域数据能够直接求解解包相位，无需迭代过程；设计了采样-重组加速方法使运算量大幅减小，计算速度优于同类解包方法；使用Gerchberg式迭代过程能够解决不规则孔径内的数据解包问题，可在少量迭代后收敛。通过仿真验证了该方法在矩形区域内的直接求解精度和加速法的效能，通过对实验数据的解包验证了算法处理不规则孔径数据的能力。
相位测量 相位解包 路径无关类解包 区域重构法 phase measurement phase unwrapping path independent unwrapping zonal reconstruction method 红外与激光工程
2016, 45(2): 0229006
南京理工大学电子工程与光电技术学院， 江苏 南京 210094
采用编码条纹投影解相位技术，通过向物体投影6 幅经过格雷编码的二值条纹图与4 幅周期为2N - 1 的正弦条纹图，来实现相位的求解。这种方法实现了边缘陡峭物体的测量，同时提高了相位解包的准确性。与传统方法相比，这种方法能够测量物体的阶跃特性，且投射高频条纹能够提高测量精度。
测量 条纹投影 相位解包 编码投影 格雷码 激光与光电子学进展
2014, 51(3): 031203
南京理工大学电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
移相干涉术由于其高精度被广泛应用在光学元件的面形测量上，而由移相算法得到的相位数据被包裹在［－π,π］之间。基于区域生长理论的相位解包算法(种子点法)可以高精度地实现连贯区域的相位解包，基于离散余弦变换的最小二乘解包(DCT)算法可以实现矩形区域的相位解包，而实际测量中，经常会碰到被测件的有效区域为非矩形的分离区域。因此，在分析前两种算法优缺点的基础上，提出了基于DCT算法的种子点相位解包算法。首先运用DCT算法对整个包裹相位进行解包，然后运用种子点法分别解包各分离区域，再通过DCT算法求得的种子点干涉级次实现各分离区域解包相位的统一。实验结果表明，该方法克服了种子点法和DCT算法的缺点，可以准确、快速地实现分离区域干涉图包裹相位的解包，且比这两种算法具有更好的稳定性和更高的精度。
测量 相位解包算法 种子点法 离散余弦变换 分离区域干涉图
西安工业大学光电工程学院, 陕西 西安 710032
干涉图的处理是光干涉计量中的关键技术。采用泰曼-格林型干涉系统，建立被测物与干涉相位之间的数学模型，通过MATLAB软件，实现对被测参数的自动化测量。基于二维快速傅里叶方法的基本原理，提出一种新的相位解包算法——菱形种子算法，通过识别1个种子点，然后依次向相邻4点扩展，再把这4个点作为第二批种子点，依次向各自的4点邻域扩展，以菱形轨迹遍历所有的有效信息点，以到达整幅图像相位解包的目的。采用该算法测量薄膜样片的厚度，测试结果与ZYGO测试结果比较，PV误差为0.0364λ，RMS最大误差为0.003λ，证明该算法虽然处理的是单幅干涉图，但可以得到高精度的相位分布。
干涉图 二维快速傅里叶法 相位解包 薄膜测试 interferogram 2-D FFT phase unwrapping measurement of thin-film thickness
1 中国科学院光电技术研究所， 四川 成都 610209
2 中国科学院研究生院， 北京 100049
移相干涉技术是高精度面形检测的主要手段之一，但当图像中含有大噪声和大块无效区域时，解包却是一个难题。将噪声点分为残差点和不连续点，对残差点采用三点邻域的组合对其进行判定，对不连续点在解包前后进行两次标记，并在解包后利用邻域有效点的均值来复原噪声点，从而改进和完善了种子点解包算法。仿真结果表明,改进后的算法有较强的噪声抑制能力，有效解决了在大噪声、大块无效区域情况下图像的相位解包问题，且解包出来的图像中不再含有大的噪声，可用均值滤波进行平滑处理。
光学检测 相位解包 移相干涉 噪声处理 残差点 激光与光电子学进展
2011, 48(1): 011001
1 华中理工大学光电子工程系
2 拉夫伯勒理工大学物理系, 英国
分析了强激光在空气中产生等离子体干涉图的空间频谱特性，采用高阶契比雪夫数字递归滤波器和阈值自动调整的相位解包算法成功地提取了等离子体干涉图的相位信息。论述了对干涉图样进行数字滤波时的设计考虑，给出了实验结果。实践表明，这种方法可用于快速、瞬态光学干涉图样相位信息的提取。
光学信息处理 干涉图相位提取 相位解包
