什么是“包裹相位”和“解包裹相位”？
发表时间：2020-01-04 14:33:15
接触过激光散斑干涉测量和数字全息测量等技术的朋友，一定对包裹相位和解包裹相位这两个概念不陌生。那么到底什么是包裹相位和解包裹相位呢？
我们知道经过一个光学测量系统，在CCD上干涉形成的散斑条纹，包含了光强和相位信息。要得到被测物体表面的形变数据，需要从散斑条纹中提取出相位信息。这个过程需要用到“相移技术”。“相移技术”是一种非常复杂的技术，在此我们不对该技术进行深入介绍和详细的数学推导，我们只需要简单了解这项技术的原理：建立起相位差和光强的关系，通过引入多个已知的“相移量”来求解未知数，最终获取准确的相位信息。以“四步相移法”为例，最终通过一个反正切函数建立起相位和光强的定量关系，在反解三角函数的过程中，相位差被约束在“-π，+π”之间，这个约束，我们一般称为“包裹”，这就是包裹相位的由来。
显而易见，包裹相位带来这样一个问题，光线的相位变化是连续的，而通过相移技术获取的相位信息却被包裹在“-π，+π”之间，变成了不连续的跳变信号。如下图所示。左图是通过CCD获取的散斑干涉图，可以看到明显的干涉条纹。中图就是“包裹相位图”，每一个周期都有明显的跳变，这是因为相位被包裹在“-π，+π”之间。右边是解包裹相位后的图像。
将包裹在“-π，+π”之间相位信息展开，还原成连续变化的相位数据，这个过程就是“解包裹相位”。对相位图进行解包裹展开计算，就获得物体表面各点的位移场分布数据了。