几种相位解包算法的研究+文献综述(4)
干涉仪的检验原理是通过研究光波波面经光学零件〔或光学系统)后的变形来确定零件的质量。由于它是以干涉条纹图像来反映被测光学零件系统误差信息，且以波长为单位，所以它较之一般光学仪器在测量上具有高的精度和灵敏度。
数字波面干涉仪按相干光路分也分共光路干涉仪和分光路干涉仪两种，如斐索干涉仪和泰曼干涉仪，它们的测试原理和一般的斐索、泰曼干涉仪一样。数字波面干涉仪就是在原有的干涉仪的基础上增加一些电子设备，使干涉图像的采集方便化、自动化，并且要有相应的测试软件，通过软件对采集的波面数据进行处理，得到被测件的待测参数，这样才能实现测试的自动化。下面介绍下我校教研室研制的移相式数字波面干涉仪。
2.3.1 移相式数字波面干涉仪的组成
它由工控机和干涉仪主机组成。干涉仪的系统框图如2.2所示，有五个系统组成： (1)干涉仪主机，(2)移相器—PZT ,(3) PZT控制源和驱动电源，(4)计算机及外设，(5)图像采集系统。
图 2.2移相式数字波面干涉仪组成
2.3.2 移相式数字波面干涉仪的工作原理
整个系统的工作过程为:计算机对PZT控制发出指令，按设计好的时序和电压信号驱动PZT, PZT推动参考镜位移产生相位位移，干涉条纹在干涉场中位移，同时图像采集系统在计算机控制下利用CCD对动态干涉图进行采样，采样结束后由计算机按一定的算法高精度的复原波面，通过对复原出的波面进行再处理，就得到被测件的待测参数。
数字波面干涉仪的测试原理与一般的干涉仪一样，但它的内部增加了多种电器控制部件[9]：如光源部分增加了计算机控制的步进电机及其反馈控制电路，用来驱动渐变滤光镜保证干涉光强的稳定，保证其在CCD的线性响应区内；在参考反射镜后有一个压电陶瓷堆((PZT)制作的高精度移相器，受计算机控制对参考光束相位进行调制；在接收光路中增加了一个CMOS来接收初调图像，其与接收到测试干涉图的CCD用电子系统进行软切换，取代反射镜切换方法，简化了光路，提高了系统的整体可靠；在CCD前有调焦、变倍系统，可以通过调整得到清晰的干涉图像，并能使小样品的像放大到合适的尺寸。这些电器部件，通过一块集成控制板与计算机接口连接，可以按程序指令自动调整，也可由操作人员根据实际情况通过软件界面上的一个模拟面板控制。在计算机不开机时，通过干涉仪上的控制面板也可进行调整观察。
CCD得到的是视频信号，必须经采样、量化编码后，送入计算机，成为计算机可以处理的干涉条纹的灰度图像，所以要用图像采集卡来完成这个功能。在Windows环境下，采用PCI接口的图像采集卡可以充分利用计算机资源，提高采集精度，原来在卡内的图像存储、运算处理功能，转移到了主机中执行，极大地提高了图像采集卡的性能/价格比。
3 移相干涉中的相位解包
3.1相位解包的基本方法
相位展开基本可以分为两大类[10-13]：路径追踪算法和最小二乘法，即局部法和整体法。局部法将可能的误差传递限制在噪声区域内，通过选择合适的积分路径，隔绝噪声区域，阻止相位误差在整个图像平面内传递。该方法通过识别无效信息点，设置正确的枝切线阻止积分路径穿过；或者在相干系数图的引导下，从高质量的相位区域开始积分，然后逐步向质量较低的相位区域过度，最后完成最不可靠的相位区域的积分。局部法即基于路径跟踪的方法，有：枝切法，掩模割线法，最小生成树法[14]，Flynn的最小不连续法[15]等等。整体法与局部法不同之处是将相位解包问题转化为求解数学中最小范数的极值问题。目前使用较多的方法是在最小二乘意义下，求解解包相位使解包相位梯度与包裹相位梯度偏差最小。例如：最小范数法，高斯-塞得迭代法，共轭梯度法，FIT/DCT最小二乘法和多极格网法等等。
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