Matlab读Zygo干涉仪面形数据并进行37阶Zernike拟合（附Matlab代码）

光学码农 2023-07-01 07:41:34

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代码有暗码版（部分代码为暗码，不影响功能，详情里有说明）和明码版，价格相差较大，请跳转到某宝下单，可开具发票：Matlab读Zygo干涉仪面形数据并进行37阶Zernike拟合（附Matlab代码）

本代码具有以下两个主要功能：

一、Matlab读Zygo干涉仪/轮廓仪.dat文件中的面形数据

通过在Matlab中开发大量的反编译代码，我们成功地在Matlab中提取到Zygo .dat二进制文件中所包含的137个测量参数，包括：相位/面形数据（PhaseData）、干涉图（IntensityData）、干涉图像素标定（pixel_height和pixel_width）、测试波长（wavelength_in）和Zygo公司为后续产品预留的参数等等。本文所用到的只是这137个参数中的相位/面形数据（PhaseData）这一个参数（阉割版），关于.dat二进制文件中完整的137个测量参数的反编译说明可跳转至下面这篇文章：

Matlab读取Zygo干涉仪dat数据文件光学检测加工（明码需另付费）

废话不多说。首先，我们在Matlab中画出提取到的相位/面形数据（PhaseData）（一个十进制矩阵）的二维轮廓图，并用colormap('jet');上色。下图是MetroPro软件与Matlab软件的面形对比图：

图1 MetroPro软件与Matlab软件的对比图

二、Matlab对提取到的Zygo面形数据进行37阶Zernike拟合

你是否对Zygo MetroPro软件中的“Zernike polynomial”感兴趣？是否想验证它的正确性？——本代码将实现这个功能。

下图红色方框中的37阶Zernike拟合系数是由MetroPro软件给出的：

图2 MetroPro软件给出的关于上述面形数据的37阶Zernike拟合系数

通过在Matlab中编写Zernike多项式拟合代码，我们同样可以得到上述面形数据的37阶Zernike拟合系数（如下图下方中间的红框中所示，可以看到与MetroPro数据之间的误差很小）、37阶Zernike拟合系数的柱状图（下图右侧中间所示）和37阶Zernike拟合图（下图右下角所示，可以看到面形形状和PV与MetroPro的差异都很小）。37阶Zernike拟合用时仅0.346529秒，跟MetroPro的计算速度差不多：

图3 Matlab对提取到的面形数据进行37阶Zernike拟合

图3可能看不清楚，我放1张局部图：

图4 用Matlab拟合得到的Zernike拟合系数与MetroPro的Zernike拟合系数对比图

表1为拟合时间与面形矩阵尺寸之间的关系表。当面形矩阵为1K×1K时，37阶拟合仅用时0.69s；当面形矩阵为2K×2K时，37阶拟合仅用时2.80s。—— 这与MetroPro拟合耗时几乎一样，如果用C语言写的话，估计速度更快！

表1 Zernike多项式前37阶系数拟合用时与面形矩阵尺寸之间的对照表

序号	面形矩阵尺寸	拟合耗时（MATLAB）
1	256×256	0.07s
2	512×512	0.18s
3	1024×1024	0.69s
4	2048×2048	2.80s

总之，本程序包中共包含以下4个文件。其中，ZernikeFitZygodat_main为主程序，MyData.dat为本文中所用到的Zygo二进制数据文件（供测试使用），DecodeZygodat_mini.p和ZernikeFitZygodat.p文件需联系购买（.p格式是Matlab暗码文件，不能看到里面的代码，但不影响调用）。如需DecodeZygodat_mini.p和ZernikeFitZygodat.p的明码文件（.m），请移步至某宝，但费用比暗码文件高很多。