《基於主元分析的隨機相移干涉術及套用研究》是依託浙江師範大學，由徐建程擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於主元分析的隨機相移干涉術及套用研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：徐建程
- 依託單位：浙江師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨機相移干涉術是最近干涉檢測領域中的一個研究熱點，在光學元件線上檢測中有著重要的套用價值，但現有隨機相移干涉術的理論模型和分析方法不夠完善，檢測精度和效率有待提高。本項目從統計學中的參數估計理論出發，建立隨機相移干涉術的統計理論模型。根據該模型，揭示相移干涉術的統計規律，設計一種基於主元分析的隨機相移干涉測量方法和分析方法，理論分析其內在機理、數值分析其基本規律、對比實驗驗證其有效性和先進性。本項目在動態環境下高速採集干涉圖，利用並行計算和主元分析方法，直接從大量低信噪比的隨機相移干涉圖中準確快速地提取相位信息。最後將該方法套用到大口徑光學元件線上檢測和參考球面的隨機球平均法絕對檢測中，最佳化系統參數和測量方法，實現光學元件線上精密檢測和參考球面高精度標定。本課題的完成，為高精度干涉測量提供理論依據，為光學元件線上精密檢測和參考球面的標定提供一種新思路和新方法，具有重要的科學意義和套用價值。
結題摘要
隨機相移干涉術是最近干涉檢測領域中的一個研究熱點，在光學元件線上檢測中有著重要的套用價值，但現有隨機相移干涉術的理論模型和分析方法不夠完善，檢測精度和效率有待提高。本項目從統計學中的參數估計理論出發，建立隨機相移干涉術的統計理論模型。根據該模型，揭示相移干涉術的統計規律，設計一種基於主元分析的隨機相移干涉測量方法和分析方法。我們在動態環境下高速採集隨機相移干涉圖，然後用主元分析方法直接從大量低信噪比的隨機相移干涉圖中準確快速地提取相位信息和相移值,計算效率遠高於常規的基於疊代的隨機相移算法。我們研究結果表明主元分析算法提取相位的符號取決於相移值曲線的斜率符號、相位提取結果的可靠性取決於相移值的隨機統計特性。主元分析方法要求干涉圖間的相移值是均勻分布在[0, 2π]，否則會產生相位誤差。為此，我們提出一個評估相位提取結果可靠性的參數指標，當參數指標小於0.1時，主元分析方法求得相位的精度和可靠性較高,能滿足光學元件線上檢測的精度要求;當參數指標較大時,兩種方法可進一步提高主元分析算法的精度：(1)增加隨機相移干涉圖的幀數，降低參數指標；(2)將主元分析算法求得結果作為初始值代入基於疊代的隨機相移算法，通過少數幾次疊代就可得到高精度相位。數值模擬和對比實驗驗證主元分析方法的有效性和先進性。 本項目的套用研究包括：(1)套用主元分析方法，得到壓電陶瓷的相移量和驅動電壓之間的非線性關係, 從而實現壓電陶瓷的快速非線性校準，這對高精度干涉儀具有重要意義。（2）將開發的主元分析隨機相移算法套用到各種商用干涉儀,提升干涉儀的測量精度，降低干涉儀的硬體成本，實現光學元件線上檢測，具有較高的經濟價值。(3)提出一種基於主元分析和隨機球平均法的參考球面絕對測量方法，該方法比傳統方法具有更高的精度和效率。(4)將主元分析方法套用到剪下散斑相移干涉術，實現動態相位信息提取，然後確定材料內部缺陷的位置和大小信息。本課題的完成，為高精度干涉測量提供理論依據，為光學元件線上精密檢測和參考球面的標定提供一種新思路和新方法，具有重要的科學意義和套用價值。
