改进的施密特正交化两步相移算法在相位测量中的应用

"本文介绍了一种改进的施密特正交化两步相移算法，该方法用于提高干涉测量中的相位恢复精度和速度。通过使用高斯高通滤波器去除干涉图的直流成分，然后对两幅滤波后的干涉图进行施密特正交化处理，可以有效地提取出相移量。在两步相移干涉测量技术中，这种方法能确保相移的准确计算，进而利用反正切函数恢复待测相位。经过模拟计算和实验验证，该方法对比传统两步相移算法，表现出更优的性能，具有广泛的潜在应用价值。" 本文主要讨论的是光学测量领域的一个关键问题——相位测量，特别是两步相移干涉测量技术的改进。两步相移干涉测量是一种常见的相位恢复技术，它通过获取两幅干涉图像并计算它们之间的相位差来推断待测相位。传统的两步相移算法可能受到噪声、直流偏置等因素的影响，导致相位恢复的不准确。 为了提高相位恢复的精度和速度，作者提出了一个基于施密特正交化的改进方法。施密特正交化是一种线性代数中的过程，用于将一组向量转化为一组正交向量，这个过程在这里用于处理干涉图的强度数据。首先，使用高斯高通滤波器消除干涉图中的直流项，这是为了减少背景噪声和直流偏置的影响。然后，对滤波后的两幅干涉图像进行施密特正交化，这使得两幅图像的强度向量成为正交的。接下来，通过计算这两个正交向量的模之间的反正弦值，可以精确地得到相移量。 在两步相移干涉测量中，一旦相移量确定，就可以通过反正切函数计算出待测相位。这是因为两幅干涉图之间的相移可以看作是待测相位变化的一个角度，而这个角度可以通过反正切函数从相移量中恢复出来。作者进行了模拟计算和实验研究，结果表明，改进的算法在相位提取和恢复上均优于现有的一些两步相移算法，具有更高的精度和更快的速度。 文章的关键词包括“测量”、“干涉测量”、“两步相移”和“相位恢复”，这表明该研究的核心是关于如何提高干涉测量中的相位恢复技术。文章被分类在光学测量的子领域，文献标识码为A，表明它是一篇原创性的科学研究论文。此外，文章提供了DOI（数字对象唯一标识符），便于后续引用和检索。 这项工作对于理解和改进干涉测量技术，特别是对于那些需要高精度和快速响应的光学测量应用，如精密光学组件的测试、表面形貌分析、光学系统校准等，具有重要的理论和实践意义。