非球面子孔径拼接方法及系统

本申请涉及光学检测，尤其是涉及一种非球面子孔径拼接方法及系统。

背景技术：

1、非球面光学元件是各类成像与精密光学系统中的元件，非球面检测通常采用非零位检测与零位检测两类方法。随着元件口径与陡度向大口径、高偏离方向发展，单次全口径高精度检测难以实现，因此将子孔径拼接技术应用于非球面检测，最终通过分区域测量，再融合得到完整面形。

2、相关技术中，在将各子孔径局部测量数据映射至全局坐标系过程中，将子孔径作为刚性整体施加单一刚体变换并投影至二维平面网格，这种方法难以正确表达子孔径内部各采样点与非球面真实物理位置之间的逐点几何对应关系，导致重叠区几何错位与数据密度压缩，使拼接得到的全口径面形偏离真实面形、拼接精度下降。

3、需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、本申请提供了一种非球面子孔径拼接方法及系统，能够使子孔径的像素点与真实物理位置正确对应，提高大偏离量非球面面形拼接检测的精度。

2、为解决上述技术问题，本申请提供以下技术方案：

3、本申请一方面提供了一种非球面子孔径拼接方法，包括：

4、根据待测非球面的面形设计参数，在待测非球面表面生成覆盖所述待测非球面表面的全局非球面网格；所述全局非球面网格由分布在所述待测非球面表面上的多个网格点构成；

5、获取所述待测非球面的多个相互重叠的子孔径的面形测量数据；

6、根据各子孔径的空间位姿与所述待测非球面的面形方程，逐点确定各子孔径的像素点所对应的待测非球面上的物理点的位置，并根据各像素点与物理点位置之间的对应关系，将各子孔径的面形测量数据映射到所述全局非球面网格上；

7、在所述全局非球面网格上，将被多个子孔径共同覆盖的网格点确定为重叠点；

8、基于覆盖同一重叠点的各子孔径，在扣除各自失调像差后于相应重叠点处的相位值保持一致，确定各子孔径的失调像差系数，并根据失调像差系数扣除各子孔径的失调像差；

9、将扣除失调像差后的各子孔径对应在所述全局非球面网格上的面形数据进行拼接，得到所述待测非球面的全口径非球面面形数据。

10、本申请另一方面提供了一种非球面子孔径拼接系统，包括：

11、干涉仪，用于采集待测非球面各子孔径的面形测量数据；

12、运动机构，连接所述干涉仪或所述待测非球面，用于调整所述干涉仪与所述待测非球面之间的相对位置；

13、处理器，与所述干涉仪连接，用于接收各子孔径的面形测量数据，并执行计算机程序时实现上述非球面子孔径拼接方法。

14、本申请提供的技术方案的优点在于，由于在待测非球面表面直接生成覆盖该表面的全局非球面网格作为统一坐标载体，使得各子孔径数据的全局坐标表达、重叠区识别与拼接约束关系构建均直接在覆盖待测非球面表面的网格上完成，从而避免了将待测非球面表面上的采样点投影至二维平面网格所产生的几何畸变与数据密度压缩；由于根据各子孔径的空间位姿与面形方程逐点确定各像素点所对应的物理点位置，建立了子孔径平面像素到全局非球面网格的点对点映射，使得子孔径内部各采样点与非球面真实物理位置之间的逐点几何对应关系得以正确表达，从而避免了以单一刚体变换整体处理子孔径所导致的重叠区几何错位，使子孔径数据与非球面真实位置能够正确对应；由于将在全局非球面网格上被多个子孔径共同覆盖的网格点确定为重叠点，并以覆盖同一重叠点的各子孔径在扣除各自失调像差后相位值保持一致为约束确定失调像差系数，使得重叠点识别与失调像差求解均在非球面网格上直接进行且具有较高的匹配精度，从而使拼接得到的全口径非球面面形数据更接近真实面形，提高了大口径、高陡度条件下大偏离量非球面面形拼接检测的精度。此外，本申请还针对非球面子孔径拼接方法提供了相应的实现系统，进一步使得方法更具有实用性，该系统具有相应的优点。

15、上面已提及的技术特征、下面将要提及的技术特征以及单独地在附图中显示的技术特征可以任意地相互组合，只要被组合的技术特征不是相互矛盾的。所有的可行的特征组合都是在本申请中明确地记载的技术内容。在同一个语句中包含的多个分特征之中的任一个分特征可以独立地被应用，而不必一定与其他分特征一起被应用。

16、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

1.一种非球面子孔径拼接方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的非球面子孔径拼接方法，其特征在于，逐点确定各子孔径的像素点所对应的待测非球面上的物理点的位置，包括：

3.根据权利要求2所述的非球面子孔径拼接方法，其特征在于，确定所述当前像素点所对应的当前物理点，沿当前子孔径中心法线方向偏离所述待测非球面的轴向偏移量，包括：

4.根据权利要求1所述的非球面子孔径拼接方法，其特征在于，在待测非球面表面生成覆盖所述待测非球面表面的全局非球面网格，包括：

5.根据权利要求1至4任一项所述的非球面子孔径拼接方法，其特征在于，逐点确定各子孔径的像素点所对应的待测非球面上的物理点的位置之前，还包括：

6.根据权利要求5所述的非球面子孔径拼接方法，其特征在于，将被多个子孔径共同覆盖的网格点确定为重叠点，包括：

7.根据权利要求1至4任一项所述的非球面子孔径拼接方法，其特征在于，确定各子孔径的失调像差系数，包括：

8.根据权利要求1至4任一项所述的非球面子孔径拼接方法，其特征在于，将扣除失调像差后的各子孔径对应在所述全局非球面网格上的面形数据进行拼接，包括：

9.根据权利要求8所述的非球面子孔径拼接方法，其特征在于，为覆盖所述当前网格点的各子孔径确定权重，包括：

10.一种非球面子孔径拼接系统，其特征在于，包括：