从单幅干涉图中恢复相位的区间反转方法

曾文雯; 钟小品; 李景镇

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从单幅干涉图中恢复相位的区间反转方法

曾文雯, 钟小品, 李景镇

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曾文雯, 钟小品, 李景镇. 从单幅干涉图中恢复相位的区间反转方法[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(9): 3151-3156.

引用本文:

曾文雯, 钟小品, 李景镇. 从单幅干涉图中恢复相位的区间反转方法[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(9): 3151-3156.

Zeng Wenwen, Zhong Xiaopin, Li Jingzhen. Retrieving phase from single interferogram by interval inversion method[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(9): 3151-3156.

Citation:

Zeng Wenwen, Zhong Xiaopin, Li Jingzhen. Retrieving phase from single interferogram by interval inversion method[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(9): 3151-3156.

从单幅干涉图中恢复相位的区间反转方法

曾文雯^1,2,3,
钟小品⁴,
李景镇^1,2

1.
深圳大学电子科学与技术学院,广东深圳518060;
2.
深圳大学深圳微纳光子信息技术重点实验室,广东深圳518060;
3.
深圳大学光电工程学院,广东深圳518060;
4.
深圳大学机电与控制工程学院,广东深圳518060

基金项目:

国家自然科学基金仪器专项（61027014）;国家自然科学青年基金（61203184）

详细信息

作者简介:
曾文雯（1983- ），女，博士生，主要从事全息干涉方面的研究。Email：zengww@szu.edu.cn

中图分类号: O438.1

Retrieving phase from single interferogram by interval inversion method

1.
College of Electronic Science & Technology,Shenzhen University,Shenzhen 518060,China;
2.
Shenzhen Key Laboratory of Micro-Nano Photonic Information Technology,Shenzhen University,Shenzhen 518060,China;
3.
College of Optoelectronic Engineering,Shenzhen University,Shenzhen 518060,China;
4.
College of Mechatronics & Control Engineering,Shenzhen University,Shenzhen 518060,China

摘要: 提出了一种从单幅干涉图中直接恢复相位的区间反转方法。分析余弦函数正负号歧义问题，导出反余弦相位和相位2模之间的关系。由于在反余弦的(,2)区间需要对相位反转，将反转区间的确定问题转换为三段式折线拟合问题。利用遗传算法求解了折线的最小均方拟合，且使用最小二乘法估计了干涉图的载频，从而获得最佳相位估计。最后，分别对一维和二维合成条纹图进行测试，与传统的傅里叶变换方法和条纹分析方法比较，证实了提出方法的有效性和易用性。
- 干涉 /
- 相位恢复 /
- 条纹分析 /
- 区间反转方法
Abstract: An interval inversion method was proposed to retrieve phase information directly from single interferogram. Due to the sign ambiguity of inverse cosine, an inversion was needed in the phase interval of (,2). This interval estimation was translated to a problem of fold-line fitting that can be solved by a genetic algorithm. Further, the least square was employed to find an optimal linear carrier frequency for the final phase distribution. The method was applied to one-dimensional and two-dimensional numerical examples. Simulation results, compared with the methods of traditional Fourier transform and fringe analysis, demonstrate the effectiveness and the ease of use.
- interference /
- phase retrieval /
- fringe analysis /
- interval inversion method

[1]
[2]	Kreis T. Hand book of Holographic Interferometry: Optical andDigital Methods: Optical and Digital Methods [M].Weinheim: Wiley-VCH, 2005.
[3]
[4]	Ji Novk, Pavel Novk, Antonn Miks姚. Multi-step phaseshiftingalgorithms insensitive to linear phase shift errors [J].Optics Communications, 2008, 281 (21): 5302-5309.
[5]
[6]	Takeda M, Ina H, Kobayashi S. Fourier-transform method offringe-pattern analysis for computer-based topography andinterferometry [J]. Journal of the Optical Society ofAmerica, 1982, 72(1): 156-160.
[7]
[8]	Osten W. Digital Image Processing For Optical Metrology[M]. US: Springer, 2008: 481-564.
[9]
[10]	Kemao Q. Two-dimensional windowed Fourier transform forfringe pattern analysis: principles, applications andimplementations[J]. Optics and Lasers in Engineering, 2007,45(2): 304-317.
[11]	Kai L, Kemao Q. A generalized regularized phase tracker fordemodulation of a single fringe pattern [J]. Optics Express,2012, 20(11): 12579-12592.
[12]
[13]
[14]	Servin M, Rodriguez-Vera R. Two-dimensional phaselocked loop demodulation of interferograms [J]. Journal ofModern Optics, 1993, 40(11): 2087-2094.
[15]
[16]	Quiroga J A, Servin M. Isotropic n-dimensional fringepattern normalization [J]. Optics Communications, 2003, 224(4):221-227.
[17]	Estrada J C, Servin M, Vargas J. 2D simultaneous phaseunwrapping and filtering: A review and comparison [J].Optics and Lasers in Engineering, 2012, 50(8): 1026-1029.

[1]	刘佳妮, 陈安和, 李智勇, 夏方园, 刘丙才, 李世杰. 小口径深度凸非球面的高精度面形检测 . 红外与激光工程, 2022, 51(9): 20220190-1-20220190-8. doi: 10.3788/IRLA20220190
[2]	王嘉业, 李艺璇, 张玉珍. 基于学习的光栅图像噪声抑制方法 . 红外与激光工程, 2022, 51(2): 20220006-1-20220006-10. doi: 10.3788/IRLA20220006
[3]	王爱业, 潘安, 马彩文, 姚保利. 相位恢复算法：原理、发展与应用（特邀） . 红外与激光工程, 2022, 51(11): 20220402-1-20220402-26. doi: 10.3788/IRLA20220402
[4]	和河向, 黎永耀, 黄锦圣. 基于相位共轭实现散射成像及光学幻像的双功能散射光调控方法（特邀） . 红外与激光工程, 2022, 51(8): 20220266-1-20220266-12. doi: 10.3788/IRLA20220266
[5]	朱硕, 郭恩来, 柏连发, 韩静. 高效学习的透过未知散射介质的相位恢复方法 . 红外与激光工程, 2022, 51(2): 20210889-1-20210889-9. doi: 10.3788/IRLA20210889
[6]	吕磊, 贾钊逸, 吴珂, 栾银森. 基于相移法的多目标运动物体三维重构 . 红外与激光工程, 2020, 49(3): 0303011-0303011-5. doi: 10.3788/IRLA202049.0303011
[7]	冯世杰, 左超, 尹维, 陈钱. 深度学习技术在条纹投影三维成像中的应用 . 红外与激光工程, 2020, 49(3): 0303018-0303018-17. doi: 10.3788/IRLA202049.0303018
[8]	李勇, 张广汇, 马利红, 应晓霖, 姚建云. 条纹投影动态三维表面成像技术综述 . 红外与激光工程, 2020, 49(3): 0303005-0303005-13. doi: 10.3788/IRLA202049.0303005
[9]	程鸿, 熊帮玲, 王金成, 马慧敏, 张芬, 韦穗. 透镜模型下基于色散和强度传输方程的相位恢复技术 . 红外与激光工程, 2019, 48(6): 603018-0603018(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0603018
[10]	赵楠翔, 胡以华. 激光反射层析成像相位恢复算法研究 . 红外与激光工程, 2019, 48(10): 1005005-1005005(7). doi: 10.3788/IRLA201948.1005005
[11]	白鸿一, 杨自恒, 朱福珍. 利用图像翻转和复域编码的离轴干涉载频消除 . 红外与激光工程, 2019, 48(10): 1013004-1013004(9). doi: 10.3788/IRLA201948.1013004
[12]	张晓琳, 毛红杰, 李凯, 唐文彦. 相位解调实现低频水表面声波振幅探测 . 红外与激光工程, 2019, 48(5): 506001-0506001(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0506001
[13]	刘正君, 郭澄, 谭久彬. 基于多距离相位恢复的无透镜计算成像技术 . 红外与激光工程, 2018, 47(10): 1002002-1002002(16). doi: 10.3788/IRLA201847.1002002
[14]	程鸿, 吕倩倩, 韦穗, 邓会龙, 高要利. 基于光强传输方程与SLM的快速相位恢复 . 红外与激光工程, 2018, 47(7): 722003-0722003(5). doi: 10.3788/IRLA201847.0722003
[15]	程鸿, 邓会龙, 沈川, 王金成, 韦穗. 光强传输方程与图像插值融合的相位恢复 . 红外与激光工程, 2018, 47(10): 1026003-1026003(7). doi: 10.3788/IRLA201847.1026003
[16]	殷世民, 高丽伟, 梁永波, 朱健铭, 梁晋涛, 陈真诚. 基于FPGA的干涉式红外成像光谱仪实时光谱复原研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(7): 720001-0720001(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0720001
[17]	陈飞, 柴金华, 刘欣. 准平行光干涉的激光干扰方案与实验研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(7): 706001-0706001(11). doi: 10.3788/IRLA201746.0706001
[18]	朱梦均, 张大伟, 陈建农. 宽带近红外表面等离激元逻辑与门器件的设计 . 红外与激光工程, 2016, 45(3): 320003-0320003(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0320003
[19]	马鑫雪, 王建立, 王斌. 利用相位恢复波前传感技术检测球面镜面形 . 红外与激光工程, 2014, 43(10): 3428-3433.
[20]	俞建杰, 马晶, 谭立英, 韩琦琦. 基于相位混合算法的衍射光学元件优化设计方法 . 红外与激光工程, 2013, 42(9): 2472-2477.

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从单幅干涉图中恢复相位的区间反转方法

1. 深圳大学电子科学与技术学院,广东深圳518060;

2. 深圳大学深圳微纳光子信息技术重点实验室,广东深圳518060;

3. 深圳大学光电工程学院,广东深圳518060;

4. 深圳大学机电与控制工程学院,广东深圳518060

作者简介:
曾文雯（1983- ），女，博士生，主要从事全息干涉方面的研究。Email：zengww@szu.edu.cn

收稿日期: 2014-01-08
修回日期: 2014-02-12
刊出日期: 2014-09-25

基金项目:

国家自然科学基金仪器专项（61027014）;国家自然科学青年基金（61203184）

中图分类号: O438.1

关键词:

摘要: 提出了一种从单幅干涉图中直接恢复相位的区间反转方法。分析余弦函数正负号歧义问题，导出反余弦相位和相位2模之间的关系。由于在反余弦的(,2)区间需要对相位反转，将反转区间的确定问题转换为三段式折线拟合问题。利用遗传算法求解了折线的最小均方拟合，且使用最小二乘法估计了干涉图的载频，从而获得最佳相位估计。最后，分别对一维和二维合成条纹图进行测试，与传统的傅里叶变换方法和条纹分析方法比较，证实了提出方法的有效性和易用性。