一种用于X射线聚焦镜拼接干涉检测的点云配准拼接方法与流程

文档序号:22114218发布日期:2020-09-04 15:24阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种用于x射线聚焦镜拼接干涉检测的点云配准拼接方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤1:对被测柱面镜进行子孔径划分,确定每个子孔径的采样范围和各个子孔径间的大致重叠区域;

步骤2:用干涉仪获取被测镜各个子孔径的面形信息;

步骤3:根据子孔径预设的重叠区域,取一定的误差范围,枚举并计算误差范围内两个相邻子孔径重叠区域的残差;

步骤4:对残差进行平面拟合,计算拟合残差的均方根值,选择均方根值最小的情况为最佳点云配准情况;

步骤5:重复步骤3和步骤4,计算出所有相邻子孔径的最佳配准情况;

步骤6:利用配准的点云计算出刚体变换矩阵对子孔径进行位姿误差的补偿;

步骤7:对所有重叠区域的相位信息进行平均处理,完成面形拼接。

2.根据权利要求1所述的一种用于x射线聚焦镜拼接干涉检测的点云配准拼接方法,其特征在于,所述步骤1中子孔径划分方法如下:

步骤s11:根据柱面被测镜的曲率半径,在不违背奈奎斯特条件的基础上确定干涉仪每次所能检测的子孔径范围(a·b)mm2,以保证每个子孔径面形信息的检测精度,其中a为x方向即拼接检测方向的子孔径长度,b为y方向的子孔径长度;

步骤s12:对被测镜的需检测区域进行子孔径划分,将被测区域划分为t+1个矩形子孔径,保证相邻的两个子孔径之间有25%以上的重叠区域;

步骤s13:根据干涉仪分辨率计算检测时采用的mask大小(m·n),m为mask在y方向像素点数,n为mask在x方向的像素点数。

3.根据权利要求1所述的一种用于x射线聚焦镜拼接干涉检测的点云配准拼接方法,其特征在于,所述步骤2中子孔径的面形信息获取方法如下:

步骤s21:将被测镜的基准子孔径s0置于干涉仪检测范围内,通过调整检测平台的倾斜俯仰使零条纹处于检测子孔径的中心位置,放置一段时间使平台稳定后,对s0的面形信息进行采集;

步骤s22:通过平移台将被测镜的第二个子孔径s1平移至检测区域,调整检测平台的倾斜使零条纹处于检测子孔径的中心位置,放置一段时间使平台稳定后,对s1的面形信息进行采集;

步骤s23:重复步骤s22的子孔径面形信息获取过程,对剩下的子孔径{s2,s3,s4,…st}的面形信息进行采集。

4.根据权利要求1所述的一种用于x射线聚焦镜拼接干涉检测的点云配准拼接方法,其特征在于,所述步骤3中相邻子孔径的面形信息残差计算方法如下:

根据子孔径划分预设的重叠区域,计算重叠区域在x方向包含的像素点数n,对预设重叠区域位置取一定误差范围,计算误差范围内包含的像素点数量k,计算重叠区域x方向像素点数为(n-k,n+k)时相邻两个子孔径在重叠区域相位残差:

其中s1(:,a1:a2)为子孔径s1在x方向从第a1个像素点到第a2个像素点的面形信息,s1(:,n-(n-k)+1:n)和s2(:,1:n-k)即为重叠区域在x方向包含的像素点数为n-k时两子孔径在重叠区域的面形信息,由此可以得到前两个子孔径在重叠区域的残差{e1,e2,e3,…e2k+1}。

5.根据权利要求1所述的一种用于x射线聚焦镜拼接干涉检测的点云配准拼接方法,其特征在于,所述步骤4中最佳点云匹配确定方法如下:

步骤s41:分别对重叠区域残差{e1,e2,e3,…e2k+1}进行平面拟合,得到拟合的平面{p1,p2,p3,…p2k+1};

步骤s42:分别计算拟合残差的均方根值(e1,e2,e3,…e2k+1),其中m·(n-k+i)为ei-pi的数据点数量;

步骤s43:比较(e1,e2,e3,…e2k+1)的大小,找出最小值ei,ei对应的s1(:,n-(n-k)+i:n)和s2(:,1:n-k+i)即为s1和s2的重叠区域的最佳匹配。

6.根据权利要求1所述的一种用于x射线聚焦镜拼接干涉检测的点云配准拼接方法,其特征在于,所述步骤6中位姿误差补偿方法如下:

步骤s61:通过解重叠区域的最小二乘解求得位姿误差补偿矩阵,具体过程如下:

根据约束方程:

其中为两个具有重叠区域的子孔径经过补偿后的相位信息在重叠区域的残差,s0为基准子孔径,通过求解方程的最小二乘解可以得到变换矩阵:

步骤s62:对所有子孔径进行位姿误差的补偿


技术总结
本发明公开了一种用于X射线聚焦镜拼接干涉检测的点云配准拼接方法。本发明首先对被测柱面镜进行子孔径划分,确定每个子孔径的大小和各个子孔径间的重叠区域;用干涉仪获取被测镜各个子孔径的面形信息后根据子孔径重叠区域面形的一致性,枚举并计算拼接方向误差范围内两个相邻子孔径重叠区域的残差;然后对残差进行平面拟合,拟合残差的均方根值最小时即为最佳点云配准;计算出所有相邻子孔径的最佳配准后,利用最小二乘法计算出刚体变换矩阵对子孔径进行位姿误差的补偿并完成面形拼接;本发明可保证在特征点提取困难且不借助其它精密设备的情况下仍有像素级的配准精度。

技术研发人员:吴永前;廖伟彪;徐燕;刘源超;彭景
受保护的技术使用者:中国科学院光电技术研究所
技术研发日:2020.05.11
技术公布日:2020.09.04
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