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基于径向剪切原理的相位解包裹算法研究

李斌  
【摘要】:全息术可以记录和再现物体的相位及振幅信息,自从激光技术的面世并快速发展以来,全息术逐步成为一种不可或缺的检测技术。在应用该技术获得相位信息的时候,相位解包裹作为至关重要的一环,被提到科研人员面前。用什么样的解包裹方法去获得一个更好的、更加接近实际波前的相位值?自然成为了一个重要的问题。 在获取待测物体的相位信息时,会遇到这样那样的困难,比如:噪声、阴影、条纹断裂及欠采样等各种不利因素,这些问题都会对解包裹的工作带来很大的影响。我们必须去克服这些问题,才能得到最接近真实相位的解包裹结果。 在相位解包裹的过程中,很多情况下都无法避免要处理欠采样问题。对待欠采样问题,经常会采取对应的解包裹手段进行特殊处理,但是这些特殊的解包裹方法在能够处理好欠采样问题的同时,都会存在这样那样的问题,所以非必要情况尽量不采用。然而对于一幅待处理的包裹相位图,应该怎样去快速而准确地判断其是否存在欠采样?针对该问题我们提出采用对包裹相位进行频谱分析来判断其是否存在欠采样,同时通过计算包裹相位的梯度值可以精确得到欠采样点的分布区间。 剪切干涉计量的方法长久以来就一直被用于各种检测方面,我们基于该原理提出一种新型的解包裹方法。该方法在处理欠采样问题上有其独到的优势,它将一个复杂的问题经过剪切,分割成一个个单独的、较小的问题来解决,进而能够将欠采样给解包裹结果所带来的影响降到最低,以达到我们顺利完成解包裹的目的。 欠采样的产生从根本上来说,是由于包裹相位对应的干涉条纹密度过高,从而致使采样间隔无法达到采样条件。因此,我们想到对干涉条纹图进行插值放大处理应该能够很好地避免欠采样,但是受限于计算机存储和运算能力的限制,无限插值放大是不可能的,我们提出了一种基于分割合并原理的缩放式相位解包裹方法,经模拟计算以及实验验证,证明该方法在处理欠采样方面有较好的实用性。


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