基于施密特正交化的光纤干涉条纹图相位重构方法的研究与应用的任务书.docx

基于施密特正交化的光纤干涉条纹图相位重构方法的研究与应用的任务书
一、课题研究的背景
光纤干涉技术作为一种非接触式、高精度、实时测量方法，在机械制造、材料科学、地质勘探等领域得到广泛的应用。典型的光纤干涉包括弱干涉、强干涉和腔外干涉等，都涉及到光的干涉和相位信息。其中，干涉图案是光干涉实验的实验结果，是表征物体表面形态的重要数据，可以反映出物体表面的形态、运动以及形变等信息。相位信息是量化干涉图案中光程差的值，通过相位信息的重构可以获得更加高精度和可靠的位移测量结果。
施密特正交化方法是一种常用的信号处理技术，用于将具有相关性的一组信号转换为相互正交、互不相关的信号组，是光纤干涉信号处理中重要的一环。基于此，可以通过对干涉图像进行施密特正交变换，将其转换为一组正交的基函数，在此基础上，可以通过相位重构算法获取被测物体表面形态的相位信息，进而实现真实测量。
二、研究目的
本课题旨在研究基于施密特正交化的光纤干涉条纹图相位重构方法，探究施密特正交化方法在光纤干涉信号处理中的应用以及相位信息的重构算法。同时，通过对实验图像的分析与比较，对比几种相位重构算法的优缺点，以及针对其不足进行改进，提高光纤干涉信号处理的精度和鲁棒性。
三、研究内容和方法
1.光纤干涉条纹图模拟生成：
在Matlab编程环境下，编写程序模拟生成不同干涉条件下的干涉条纹图像，分析不同光源强度、光程差、步移量等参数对干涉条纹图的影响。
2.施密特正交化方法研究：
了解施密特正交化方法的基本原理及其在光纤干涉信号处理中的应用，通过Matlab编程模拟实现施密特正交化的过程，并研究其对干涉图像的特征分析效果。
3.相位重构算法研究：
综合比较Martinez双向加正弦算法、去均值双向加正弦算法、预处理加FFT算法等常用的相位重构算法，探究其算法原理、准确性及优缺点。
4.相位信息重构实验：
基于Labview图形化编程环境，搭建光学精密测量系统，获取干涉条纹图像并进行图像处理，根据所选的相位重构算法重构干涉图像的相位信息，实现对被测物体表面形态的测量。
四、预期研究结果
通过本课题，预期达到以下研究成果：
1.掌握光纤干涉条纹图模拟生成的方法，深入了解光纤干涉条纹图的特征分析方法。
2.研究施密特正交化方法及其在光纤干涉信号处理中的应用，搭建相应的Matlab编程环境。
3.综合比较常见的相位重构算法，分析其优缺点，并基于Labview搭建光学精密测量系统实验验证。
4.实现相位信息的重构，获得被测物体表面的形态信息，为后续实际应用提供基础性的理论和实验支撑。
五、研究意义和应用前景
本课题研究基于施密特正交化的光纤干涉条纹图相位重构方法，具有以下研究意义和应用前景：
1.研究施密特正交化方法在光纤干涉信号处理中的应用，深入了解其中的技术原理，为进一步提高光纤干涉信号处理质量提供基础性支撑。
2.综合比较不同相位重构算法的优缺点，对光纤干涉图像相位信息的重构提供新的思路和方法。
3.通过本课题的研究，实现对被测物体表面形态的高精度、实时、非接触式测量，推动光学精密测量技术的发展与应用。