基于亚像素的干涉条纹精确定位技术的研究

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1、摘要干涉条纹处理方法作为激光干涉系统的核心，一直以来倍受人们的关注。在激光干涉测量中，测量精度在很大程度上取决于条纹信号处理方法。为达到微米甚至纳米级的测量精度，毫无例外的都需要对干涉条纹信号进行细分，细分的精度决定了测量精度。在条纹细分技术中，计算机软件法，是一种非接触的测量方式，它不需要对器件本身做任何的处理，具有测量快速、费用低、测量精度高等优点。而迈克尔逊干涉仪作为许多现代干涉仪的原型，其结构简单、光路直观、精度高，其调整和使用具有典型性。鉴于此，本文提出了一种基于迈克尔逊干涉仪结构获取干涉条纹的激光干涉图

2、像处理系统。利用编写的图像处理算法软件对干涉条纹进行细分，从而提高测量精度。本文重点阐述了干涉条纹数字图像的预处理、旋滤波、条纹中心线提取、亚像素定位。干涉条纹小数部分的实验表明，本方案中的条纹图像处理算法具有去除噪声能力强，定位精度高的优点。本文的主要工作有以下几点：1．对旋滤波算法进行了改进，先对条纹图进行巴特沃斯低通滤波，然后根据滤波后的图像求条纹方位，在条纹切线方向做均值滤波。2．引入边缘检测算子来提取导数符号二值图的条纹边界，避免了采用领域微分法时需对一些双值点单独考虑的情况，同时避免因人为的干预降低算法

3、的自动化程度。利用边缘检测算法改进导数符号二值图法，使整个提取中心线的过程自动的完成，提高了处理速度。3．用三次样条插值法拟合条纹灰度，对条纹中心线进行亚像素精确定位，并在此基础上提出了一种计算干涉条纹小数部分的方法。此外，本文还分析了该系统的软硬件部分可能会给测量结果带来的一些误差，给出了实际测量结果，并提出了一些提高测量精度的方法。关键词：条纹中心线；旋滤波；亚像素ABSTRACTMethodsofprocessingandanalysinginterferencefringesarealwaysbeingst

4、udiedasthecoreoflaserinterferometricsystem，andmostlydeterminetheprecisionoflaserinterferometricsystem．Inordertoreachtheprecisionlevelofmicron(／．tm)，evennanometer(nm)，interferencefringesneedtobesubdivided，andthesubdivisionleveldeterminemeasuringprecision．Amongf

5、ringe—subdivisionmethods，computersoftwaremethodneednottotouchanobjectandchangepartsofanyapparatusinmeasuringsystemwhenworking，SOithastheadvantagesofhighspeed，lowcostandhighmeasuringprecision．AndMichelsoninterferometer，astheprototypeofmanymodeminterferometers，h

6、assimplestructureandhighprecision，itisatypicalinterferometerandusedwidely．Forthis，adigitalimageprocessingsystemoflaserinterferencemeasuringbasedonMichelsoninterferometerWasdesignedinthisdissertation，andtheinterferencefringesweresubdividedbyaimageprocessingsoft

7、warewrittenwithVisualC++toenhancemeasuringprecision．Thisdissertationmainlydiscussedgeneralpreprocess，spinfilter,extraxtingfringecenterlines，sub-pixellocation，andthemethodofworkingoutthefractionaldisplacementoffringes，andexperimentresultsshowthatthemethodofproc

8、essinginterferencefringesproposedinthisdissertationhasthecharacteristicsoflittlebreaking，littleimpactedbynoiseandprocessingfast．Themainworkinthisdissertationincludesomepointsasfoll