Динамическое оценивание фазы в интерферометрии управляемого фазового сдвига методом адаптивной фильтрации Винера

Гуров И.П., Артемьева И.А., Капранова В.О.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Гуров И.П., Артемьева И.А., Капранова В.О. Динамическое оценивание фазы в интерферометрии управляемого фазового сдвига методом адаптивной фильтрации Винера// Оптический журнал. 2020. Т. 87. № 5. С. 42–53. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2020-87-05-42-53

Gurov I.P., Artem’eva I.A., Kapranova V.O. Dynamic fringe phase estimation in controllable phase-shifting interferometry by adaptive Wiener filtering [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2020. V. 87. № 5. P. 42–53. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2020-87-05-42-53

Ссылка на англоязычную версию:

I. Gurov, I. Artem’eva, and V. Kapranova, "Dynamic fringe phase estimation in controllable phase-shifting interferometry by adaptive Wiener filtering," Journal of Optical Technology . 87, 284-292 (2020). https://doi.org/10.1364/JOT.87.000284

Аннотация:

Представлены результаты применения метода адаптивной фильтрации Винера для динамического оценивания параметров интерферометрических сигналов. Показана возможность непосредственного вычисления параметров интерференционных полос, в том числе фазы полос, через полученные коэффициенты адаптивного фильтра Винера по критерию минимума дисперсии ошибки. Рассматриваемый метод не вносит ограничений на количество и размер задаваемых фазовых сдвигов и позволяет определять фактическое значение фазового сдвига. Представлены оценки погрешностей метода в условиях воздействия шума наблюдений и случайных отклонений шага фазового сдвига.

Ключевые слова:

оптический контроль, фаза интерференционных полос, динамическая обработка интерференционных полос, фильтрация Винера

Коды OCIS: 070.2025, 120.3180, 120.5050

Список источников:

1. Malacara D., Servín M., Malacara Z. Interferogram analysis for optical testing. NY: Taylor & Fransis, 2005. 568 p.

2. Schwider J., Burow R., Elssner K.-E., et al. Digital wavefront measuring interferometry: Some systematic error sources // Appl. Opt. 1983. V. 22. P. 3421–3432.

3. De Groot P.J. Vibration in phase-shifting interferometry // JOSA A. 1995. V. 12. P. 354–365.

4. Hariharan P., Oreb B.F., Eiju T. Digital phase-shifting interferometry: A simple error-compensating phase calculation algorithm // Appl. Opt. 1987. V. 26. P. 2504–2506.

5. Schmit J., Creath K. Extended averaging technique for derivation of error-compensating algorithms in phase-shifting interferometry // Appl. Opt. 1995. V. 34. P. 3610–3619.

6. Zhang H., Lalor M.J., Burton D.R. Error-compensating algorithms in phase-shifting interferometry: A comparison by error analysis // Opt. Lasers Eng. 1999. V. 31. P. 381–400.

7. Patil A., Rastogi P. Approaches in generalized phase shifting interferometry // Opt. Lasers Eng. 2005. V. 43. P. 475–490.

8. Novák J., Novák P., Mikš A. Multi-step phase-shifting algorithms insensitive to linear phase shift errors // Opt. Commun. 2008. V. 281. P. 5302–5309.

9. Freischlad K., Koliopoulos C.L. Fourier description of digital phase-measuring interferometry // JOSA A. 1990. V. 7. P. 542–551.

10. Servin M., Estrada J.C. Analysis and synthesis of phase shifting algorithms based on linear systems theory //Opt. Lasers Eng. 2012. V. 50. P. 1009–1014.

11. Buytaert J.N., Dirckx J.J.J. Study of the performance of 84 phase-shifting algorithms for interferometry // J. Opt. 2011. V. 40. P. 114–131.

12. Wiener N. Extrapolation, interpolation and smoothing of stationary time series. MIT Press, 1949. 163 р.

13. Kalman R.E. A new approach to linear filtering and prediction problems // Trans. ASME. 1960. V. 82. P. 35–45.

14. Gurov I., Volynsky M. Interference fringe analysis based on recurrence computational algorithms // Opt. Lasers Eng. 2012. V. 50. P. 514–521.

15. Garifullin A., Gurov I., Volynsky M. Unwrapped wavefront evaluation in phase-shifting interferometry based on 3D dynamic fringe processing in state space // JOSA A. 2016. V. 33. P. 1612–1621.

16. Vaseghi S.V. Advanced digital signal processing and noise reduction. 3^rd ed. Chichester: John Wiley & Sons Ltd, 2006. Chapt. 6. P. 165–186.

17. Уидроу Б., Стирнз С. Адаптивная обработка сигналов. М.: Радио и связь, 1989. 440 с. 18. Nava-Vega A., Salas L., Luna E., et al. Correlation algorithm to recover the phase of a test surface using phase-shifting interferometry // Opt. Exp. 2004. V. 12. P. 5296–5306.