子孔径拼接检测方法的研究

发布时间：2017-03-19 09:06

  本文关键词：子孔径拼接检测方法的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：孔径拼接检测方法是一种先分别测量待测镜面的多个局部面形,再将局部的测量结果进行拼接,从而得出待测镜面整体面形的检测方法。该方法的优势是能有效地扩大干涉仪的横向与纵向动态范围,使其能够检测非球面以及更大口径的球面和平面。然而,拼接过程中存在的定位误差导致面形检测精度的降低。如单纯地提高子孔径的定位精度,势必使得采用子孔径拼接检测方法的成本大大增加。因此,如何在有限的机械定位精度下提高子孔径拼接检测方法的精度和质量,是子孔径拼接方法面临的问题。为了解决上述问题,本文重点研究对机械定位误差不敏感的拼接光路、补偿机械定位误差的全局优化算法以及减少高频面形信息损失的子孔径融合算法,从而提高面形的拼接检测精度以及高频面形信息的质量。本文的研究成果主要包括:(1)提出了基于无像差点法的子孔径拼接光路,其中被检测的非球面相对干涉仪不动,作为辅助元件的小球沿光轴方向移动,从而形成了各个同心的环形子孔径。因此,环形子孔径间的配准误差可以忽略,优点是极大地降低了对小球的机械定位精度的要求,从而能在较低的机械定位精度下完成拼接检测。在设计出的子孔径拼接光路的基础上,完成了对应的拼接算法设计以及计算机仿真验证,最终形成了新的检测同轴非球面的环形子孔径拼接检测方法。(2)提出了利用小波变换对子孔径重叠区域进行融合的算法。该算法对高频面形信息和低频面形信息使用不同的方法进行融合子孔径重叠区域融合算法。其中,对高频面形信息采用随机选取的方法进行融合,从而有效地保留了高频面形信息。(3)提出了使用图像锐化作为预处理的子孔径拼接算法。由于使用了图像锐化,面形的高频信息得到了加强,从而在机械定位精度较高时,该算法仍能进一步补偿机械定位误差。(4)基于遗传算法提出了一种可以补偿较大机械定位误差的全局优化算法,解决了基于线性最小二乘的算法容易陷入局部最优的问题,从而降低对机械定位精度的要求。
【关键词】：光学检测 干涉仪 大口径光学元件 非球面 子孔径拼接 无像差点法 小波变换 图像锐化 粒子群优化算法 遗传算法
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH744.3;TP391.41
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-10
• 目录10-13
• 第1章 绪论13-33
• 1.1 课题研究背景及意义13-14
• 1.2 子孔径拼接检测方法发展概述14-24
• 1.2.1 基于直接拟合的子孔径拼接检测方法14-17
• 1.2.2 利用重叠区域消除调整误差的子孔径拼接检测方法17-19
• 1.2.3 加入可变部分补偿器的子孔径拼接检测方法19-24
• 1.3 子孔径拼接检测方法的现状概述24-30
• 1.3.1 子孔径定位24-27
• 1.3.2 机械定位误差补偿算法27-28
• 1.3.3 去除参考面面形的影响的子孔径拼接算法28-30
• 1.4 本文工作和论文组织30-33
• 1.4.1 本文工作30-31
• 1.4.2 论文组织31-33
• 第2章 基于无像差点法的环形子孔径拼接检测方法33-47
• 2.1 引言33-35
• 2.2 检测二次曲面面形的无像差点法35-37
• 2.3 基于无像差点法的环形子孔径拼接检测方法37-40
• 2.4 基于无像差点法的环形子孔径拼接检测方法能放宽机械定位精度的原因40-43
• 2.5 计算机仿真验证43-45
• 2.6 本章小结45-47
• 第3章 基于小波变换的子孔径重叠区域融合算法47-62
• 3.1 加权平均子孔径重叠区域融合算法造成高频成分的削减47-50
• 3.2 小波变换简介50-57
• 3.2.1 连续小波变换50-52
• 3.2.2 离散小波变换52-53
• 3.2.3 几种常用的小波基函数53-57
• 3.3 基于小波变换的子孔径重叠区域融合算法57-59
• 3.4 实验验证59-61
• 3.5 本章小结61-62
• 第4章 基于图像锐化的子孔径拼接算法62-78
• 4.1 图像锐化算法简介62-68
• 4.1.1 梯度图像锐化算法62-67
• 4.1.2 拉普拉斯图像锐化算法67-68
• 4.2 粒子群优化算法简介68-70
• 4.3 基于图像锐化的子孔径拼接算法70-73
• 4.4 计算机仿真验证73-75
• 4.5 实验验证75-77
• 4.6 本章小结77-78
• 第5章 基于遗传算法的子孔径拼接算法78-89
• 5.1 遗传算法简介78-80
• 5.1.1 遗传算法的基本思想78-79
• 5.1.2 遗传算法的具体步骤79-80
• 5.2 基于遗传算法的子孔径拼接算法80-83
• 5.3 计算机仿真验证83-85
• 5.4 实验验证85-88
• 5.5 本章小结88-89
• 第6章 结论与展望89-92
• 6.1 论文完成的主要工作89
• 6.2 论文的创新点89-90
• 6.3 研究展望90-92
• 参考文献92-105
• 在学期间学术成果情况105-106
• 指导教师及作者简介106-107
• 致谢107-108

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