【摘 要】
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数字全息测量技术已广泛应用在光学测量领域,包括微光学元件检测、生物样品检测、MEMS器件检测、高动态粒子测速等。由于激光光源的高相干性,使激光在光学元件表面上产生散射光波。随机散射光波干涉叠加后形成散斑噪声,严重影响测量系统的精度。因此,本文针对该问题开展散斑噪声抑制方法研究,主要研究内容包括:（1）数字全息测量系统基础理论研究及散斑噪声特性分析。文中研究了数字全息测量系统的记录、再现和测量原理;
【基金项目】
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基础科研基金（编号:JCKY2018426C002）; 陕西省科技厅基金（编号:2019KW-016）
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数字全息测量技术已广泛应用在光学测量领域,包括微光学元件检测、生物样品检测、MEMS器件检测、高动态粒子测速等。由于激光光源的高相干性,使激光在光学元件表面上产生散射光波。随机散射光波干涉叠加后形成散斑噪声,严重影响测量系统的精度。因此,本文针对该问题开展散斑噪声抑制方法研究,主要研究内容包括:（1）数字全息测量系统基础理论研究及散斑噪声特性分析。文中研究了数字全息测量系统的记录、再现和测量原理;分析了散斑噪声的成因以及产生过程的基础理论;依据统计光学理论,建立了数字全息测量系统中信噪比的数学模型,并研究影响系统信噪比的相关因素。（2）从改善光路的角度出发,构建了基于旋转毛玻璃的数字全息测量系统。仿真分析旋转毛玻璃的转速分别与条纹对比度、散斑对比度、图像信噪比、相干时间之间的关系。经分析可知,毛玻璃最佳转速为探测器曝光时间的倒数。选取微透镜阵列为被测件进行有无旋转毛玻璃的对照实验:加入旋转毛玻璃之后,散斑对比度从0.53下降到0.35,而信噪比从1.72提升到2.69。当探测器的曝光时间为2×10-2s、毛玻璃转速为50 r/s时,可以获得最佳系统信噪比,表明实验结果与仿真结果的一致。（3）从优化重建算法角度出发,引入了基于窗口傅里叶滤波的数字全息散斑噪声抑制算法。仿真分析窗口傅里叶滤波算法窗口尺寸、阈值大小、频率范围的最佳参数。通过对比不同方法降噪后的包裹相位,发现该方法能够有效抑制散斑噪声,同时提高了数字全息测量系统的三维重建精度。（4）针对窗口傅里叶滤波处理包裹相位的不连续区域时,使用的线性模型不能完全适用,导致高频信息丢失的问题,提出WFF-BM3D新型混合去噪技术。仿真模拟含有散斑噪声的相位图,使用相位绝对误差及信噪比进行评估,验证本文提出的WFF-BM3D混合去噪技术的有效性。以标准划痕板作为被检测对象,测量得到宽度的相对误差是1.76%,深度相对误差是1.25%。
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