参 考 文 献 33

1  绪论

1。1  课题的研究背景和意义

光干涉测试技术可以检测光学系统中光学元件的参数，是检验光学系统众多手段中最有成效、最精确的方法之一，得到了人们广泛的认可。早在十九世纪八十年代，人们就第一次证明光干涉技术可以作为一种测量工具使用。1958年，激光问世，逐渐应用到各个领域中，同时因为隔振条件的改良，以及电子计算机的快速发展，光干涉计量测试技术开始实现数字化。大部分移相干涉术(PSI，Phase Shifting Interferometry)都是非接触式的[1]，具有很高的测量精度和灵敏度，应用十分广泛，可用于被测元件的位移、面形、介质折射率等的测量，还可以用于评价光学系统及其零部件的波像差与成像质量中，并且测量过程速度快，测量结果精度高、参数多，分辨率通常可达到纳米级。移相干涉术的优点在干涉仪的实际测量中可以得到体现，干涉仪测量精确度高，空间分辨率强，结合光电技术、计算机技术、电子技术以及其它技术后，可运用于测试物体平整度、物体表面粗糙度和质量控制等众多领域[2]。然而干涉测量对周围环境的变化特别敏感，室外汽车经过、空气的温度都可能影响干涉图的质量，所以通常情况下，实验操作都需要在实验室的防振台上进行。

干涉仪对光学元件进行测量时，在两束相干光束之间引入等间隔阶梯式位移，当光程差发生变化时，干涉条纹也相应改变了位置，运用多幅阵列网格技术通过光电探测器采集不同的干涉图像，将搜集到的光强数字化后导入帧存储器中[3]。然后计算机通过光强的变化，按照一定的数学模型计算出不同的相位分布，通常是利用反正切函数计算出的，在计算机中转换为，相位值被压包后归一化在之间。通过这些运算后，相位值变成不连续的曲线，存在到或到的跳变，为了消除这种跳变现象，需要对包裹波面进行解包操作，恢复原来的相位。

近几十年来，各种关于解包裹的算法不断涌现，按照原理可以分为两种：一种是路径跟踪算法，有枝切法、质量图导引法、基于网络规划的最小费用流法等，其共同点在于都是运用一定方法搜寻符合各种要求的积分路径，按照路径开展相位解包操作；一种是全局展开算法，如最小二乘算法、基于正则化理论的方法、基于贝叶斯推断的方法，通过建立目标函数，将相位解缠问题转变成数学方面求解最优化结果的问题，从而达到相位解包的目的[4]。

1。2  国内外研究现状

1。3  主要研究工作

    在本论文中，主要的研究工作以及各章节内容如下所示，其中干涉测量技术的相位解包算法及其MATLAB实现是其中的重要内容。

（1）第一章：绪论。主要介绍移相干涉技术以及相位解包算法的研究背景和意义、国内外研究现状，了解移相干涉术的原理和方法，研究相位解包算法的发展历程。

（2）第二章：相位解包的实现。分为相位解包原理、相位解包的基本方法、解包算法的分类以及比较来介绍，重点介绍了路径跟踪法中基于可靠度导引算法的原理，和全局展开算法中最小二乘法的原理，最小二乘法分为非加权最小二乘法和加权最小二乘法加以介绍。

（3）第三章：基于可靠度导引的相位解包算法的实现，详细介绍了实现过程中每一步的思路以及其中的难点和要点，先通过仿真来看出包裹和解包算法的正确性，然后采用实际图像进行处理，并人为添加噪声的干扰，查看算法的解包结果是否理想。