基于數字全息和數字圖像相關方法的面內位移測量

陳梁友，閆浩

（上海交通大學電子信息與電氣工程學院儀器科學與工程系，上海 200240）

0 引言

全息是一種重要的非接觸式光學技術，廣泛用于輪廓和離面變形測量，具有全場測量，高靈敏度和非接觸式測量的優點。通過使用CCD 等光電記錄設備進行全息圖記錄和使用計算機進行數字重建，數字全息術（Digital Holography，DH）［1］的發明規避了感光板的濕化學處理以及與傳統全息測量相關的復雜相位確定問題。此外，它還能直接獲得待測對象變形前后的定量振幅和相位圖像［2-3］，在此基礎上可以很容易地推斷出變形前后兩種狀態之間的定量相位差和相關的離面變形。由于上述優點，DH 已被用作一種實用而有效的全場離面位移測量技術，其精度高達納米級［4］。因此，DH 被廣泛用于測量平面物體或低曲率物體的離面變形。

盡管DH 在離面位移測量方面有優勢，但單一的DH 裝置通常情況下被認為不適合1 個維度以上位移的測量［2］，對除了離面位移維度之外的位移測量應用較少。這是因為基于干涉原理的DH 方法只對其敏感矢量方向（一般為光軸方向）的一個維度的變形具有較高的靈敏度，而對垂直于敏感矢量的另外兩個方向的變形（面內變形）不敏感。為了進行面內兩個維度的位移測量，傳統方法是使用多套DH 裝置分別負責面內兩個方向的位移測量［5］，測量系統復雜，且信息利用率低。SCHWEDE R 等［6］將立體攝影測量技術與DH 相結合，采用了四個CCD 相機，記錄8 幅全息圖，最終實現了面內兩個維度變形的測量。……