相位提取技术作为数字干涉图分析的关键内容,在复合材料残余应力测量、物体表面形变测量等领域得到了广泛应用。随着现代光学测试技术的发展,被测对象和应用场合不断拓展,特别是数字干涉图分析技术在许多特定应用中对分析速度和精度同时提出了较高要求。针对现有相位提取技术多依赖计算机操作系统,实时性和便携性不够,且针对性强,不能满足不同应用场合高速处理的现状。基于FPGA平台,利用硬核处理方式,提出了设计干涉图相位提取IP核的方法,以达到数字干涉图相位实时分析的目的。基于相移法(PSM)设计了相位提取PSM-IP核。PSM-IP核包括数字干涉图输入缓存模块、干涉图相移运算模块、干涉图反正切函数运算模块和相位信息输出模块等。在数字干涉图反正切函数运算模块中对坐标旋转数字计算机(CORDIC)算法进行了优化,并实现了流水线结构的反正切运算,从而可以完成相移数字干涉图的实时相位提取。根据单帧干涉图的时-频域分析,分别对快速傅里叶变换(FFT)法、加窗傅里叶变换(WFT)法和二维连续小波变换(2D-CWT)法进行研究,设计了单帧干涉图时-频域相位提取集成模块,该模块包含2D-FFTM IP核、2D-WFTM IP核和2D-CWTM IP核三部分。其中,2D-FFTM IP核将2D-FFT分为行、列方向上分别进行1D-FFT来实现;2D-WFTM IP核是在2D-FFT的基础上加窗,窗函数模块选用Gaussian窗完成;2D-CWTM IP核选用Morlet小波作为母小波,对尺度因子和旋转因子设置后,将二维图像频谱与二维小波核函数频谱进行相乘,再利用小波脊提取算法实现,整个模块的设计有效地解决了单帧干涉图实时相位分析的问题。通过计算机仿真和搭建的云纹干涉、光栅投影实物测试平台分别获取数字干涉图,并对计算机仿真干涉图、云纹干涉图和光栅投影干涉图进行相位提取测试实验,结果表明,利用相位提取IP核对256?256pixels的数字干涉图进行相位分析,在保证精度的同时有效地缩短了相位提取时间,验证了所设计相位提取IP核的可靠性和有效性,在光学非接触实时测量中具有重要的应用价值。