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专利号: 2021110429333
申请人: 江苏科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-03-02
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于相关系数匹配的曲率半径测量方法,其特征在于,包含以下步骤:(1)干涉图预处理;

(2)初始曲率半径求解;

(3)相关系数求解,以R∈{R初±ΔR}为索引范围,仿真出索引范围内每一个曲率半径R对应的牛顿环干涉图IR(x,y),分别计算IR(x,y)与I1(x,y)的相关系数,找出相关系数最大值对应的曲率半径R,即为待测球面镜的曲率半径。

2.根据权利要求1所述的一种基于相关系数匹配的曲率半径测量方法,其特征在于,所述步骤(1)中的干涉图预处理为:提取采集的牛顿环干涉图有效区域I0(x,y),去除I0(x,y)的常数项得到I1(x,y),由I1(x,y)经Hough变换来标定干涉图的中心坐标。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于相关系数匹配的曲率半径测量方法,其特征在于,所述的干涉图预处理具体包括:步骤1:提取采集的牛顿环干涉图中的有效部分I0(x,y),去除牛顿环干涉图I0(x,y)的常数项,得到I1(x,y),其表达式为:其中,I0(max)和I0(min)分别为I0(x,y)的最大值和最小值, RT为待测球面镜的曲率半径;

步骤2:通过边缘识别后提取圆环,经Hough变换后确定干涉图中心坐标(X1,Y1)。

4.根据权利要求3所述的一种基于相关系数匹配的曲率半径测量方法,其特征在于,所述步骤2具体包括:

2 2 2

1)提取圆环(x‑a) +(y‑b) =r ,其中(a,b)为提取圆环的圆心坐标,r为提取圆环的半径,(x,y)为xoy坐标系下提取圆环上任意一点的坐标;

2)提取圆环上所有的点(xi,yi)(i=1,2,3,…,n),其任意一点经Hough变换到参数空间坐标系后变成圆锥面,参数空间下的圆锥面表达式为:

2 2 2

(a‑xi) +(b‑yi) =r其中,(xi,yi)为xoy坐标系中所提取的圆环上第i个点的坐标,a、b、r为参数空间坐标系中满足圆锥表达式的变量;

对于提取的圆环上的n个点,在参数空间会形成对应的n个圆锥,且n个圆锥都会相交于一点,通过寻找参数空间上的累积最大值,得到坐标(a,b,r),其中(a,b)为干涉图的中心坐标(X1,Y1),r为提取圆环的半径。

5.根据权利要求1所述的一种基于相关系数匹配的曲率半径测量方法,其特征在于,所述步骤(2)中初始曲率半径求解为:取通过干涉图I1(x,y)中心坐标的轮廓曲线,并确定暗环半径R暗的大小,根据暗环半径求得初始曲率半径R初。

6.根据权利要求1或5所述的一种基于相关系数匹配的曲率半径测量方法,其特征在于,所述的初始曲率半径求解具体包括:

1)取通过I1(x,y)中心坐标(X1,Y1)的轮廓曲线,提取远离中心的6~10组暗环半径R暗,对R暗进行像素标定后,根据暗环半径得到3~5个曲率半径值R0,其计算公式为:其中,Rm和Rn分别为I1(x,y)的第m级和第n级暗环半径,λ为工作波长;

2)取R0的平均值作为初始曲率半径R初。

7.根据权利要求1所述的一种基于相关系数匹配的曲率半径测量方法,其特征在于,所述步骤(3)中相关系数的求解具体包括:步骤1:根据初始曲率半径R初确定索引范围R∈{R初±ΔR},其中,ΔR=c·R初,0≤c≤

0.2;

步骤2:仿真出每一个索引曲率半径R对应的牛顿环干涉图IR(x,y),计算IR(x,y)和I1(x,y)的相关系数,其相关公式为:去除常数项的IR(x,y)表达式:I1和IR的相关系数求解公式:

其中 R为索引曲率半径,(X1,Y1)为干涉图I1(x,y)的中心坐标,(X2,Y2)为干涉图IR(x,y)的中心坐标,Cov(I1,IR)为I1和IR的协方差,和 分别为I1(x,y)和IR(x,y)的方差;

步骤3:找出相关系数最大值ρmax对应的索引曲率半径R,即待测球面镜的曲率半径。