两步广义相移干涉术的光学实验验证

孟祥锋; 蔡履中; 王玉荣; 彭翔

doi:10.7498/aps.58.1668

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两步广义相移干涉术的光学实验验证

孟祥锋 , 蔡履中 , 王玉荣 , 彭翔

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唯象论的经典领域

两步广义相移干涉术的光学实验验证

孟祥锋, 蔡履中, 王玉荣, 彭翔

物理学报, 2009, 58(3): 1668-1674.

doi: 10.7498/aps.58.1668

Optical experimental verification of two-step generalized phase-shifting interferometry

Meng Xiang-Feng, Cai Lü-Zhong, Wang Yu-Rong, Peng Xiang

Acta Phys. Sin., 2009, 58(3): 1668-1674.

doi: 10.7498/aps.58.1668

摘要
提出了一种基于两步广义相移干涉术的波前再现技术以及基于衍射场统计特性的未知相移值提取算法,并且进行了光学实验验证.该方法中可仅利用两幅干涉图及一次不需精确预设的未知相移,参照物光光强和参考光光强,即可通过计算提取真实的相移量,进而恢复出物波波前复振幅,而无需借助傅里叶谱分析或数字滤波等操作.在光学实验中,对借助于空间光调制器（SLM）的间接输入和三维漫反射物体直接输入两种情况进行了详细地研究,得到的光学实验结果验证了所提方案的有效性和可行性.

关键词:
信息光学 /

相移干涉术 /

波前再现 /

数字图像处理
Abstract
A wavefront reconstruction technique by two-step generalized phase-shifting interferometry （GPSI） is proposed and verified by optical experiments. According to the statistical characters of the diffractive field, a blind extraction algorithm is developed, by which the unknown phase shift value in interferometry can be successfully extracted. The proposed method can retrieve the real amplitude of object wave field by using two interferograms, the recorded object and reference wave intensities, and an extracted phase shift, without the assistance of additional Fourier spectrum analysis or digital filtering. In optical experiments, the feasibility of this method for both the indirect object （digital images cast on a spatial light modulator, SLM） and the direct three-dimensional diffused object inputs has been discussed and investigated in detail, and the experimental results have convincingly verified the usefulness and effectiveness of this scheme in practice.

Keywords:
information optics /

phase-shifting interferometry /

wavefront reconstruction /

digital image processing
作者及机构信息
孟祥锋²,

蔡履中¹,

王玉荣¹,

彭翔²

(1)山东大学光学系,济南 250100; (2)深圳大学光电工程学院,深圳 518060

基金项目: 国家自然科学基金（批准号60775021,60777008）,中国博士后科学基金，深圳市科技计划非共识技术创新项目（批准号：200734）和中科院微系统与信息技术研究所资助的课题.
Authors and contacts
Meng Xiang-Feng²,

Cai Lü-Zhong¹,

Wang Yu-Rong¹,

Peng Xiang²

(1)山东大学光学系,济南 250100; (2)深圳大学光电工程学院,深圳 518060
参考文献

施引文献

[1]	高攀, 王骏, 赵成成, 唐家斌, 刘晶晶, 闫庆, 华灯鑫. 基于数字全息干涉术的云微物理参数同步测量方法. 物理学报, 2021, 70(9): 099201. doi: 10.7498/aps.70.20201779
[2]	杨素丽, 符师桦, 蔡玉龙, 张迪, 张青川. 基于数字图像相关法的Mg含量对Al合金Protein-Le Chatelier效应影响的实验研究. 物理学报, 2017, 66(8): 086201. doi: 10.7498/aps.66.086201
[3]	潘雪梅, 孟祥锋, 杨修伦, 王玉荣, 彭翔, 何文奇, 董国艳, 陈红艺. 基于复振幅场信息复用和RSA算法的非对称多幅图像认证方法. 物理学报, 2015, 64(11): 110701. doi: 10.7498/aps.64.110701
[4]	王兴元, 张继明. 一种基于抖动和混沌技术的数字图像篡改检测及修复算法. 物理学报, 2014, 63(21): 210701. doi: 10.7498/aps.63.210701
[5]	王兴元, 张继明. 一种基于混沌和汉明码的数字图像篡改检测及修复算法. 物理学报, 2014, 63(2): 020701. doi: 10.7498/aps.63.020701
[6]	王大勇, 王云新, 郭莎, 戎路, 张亦卓. 基于多角度无透镜傅里叶变换数字全息的散斑噪声抑制成像研究. 物理学报, 2014, 63(15): 154205. doi: 10.7498/aps.63.154205
[7]	来志, 郭亮, 李小珍, 党文佳. 机器视觉在激光干涉测量d31中的应用. 物理学报, 2013, 62(18): 184207. doi: 10.7498/aps.62.184207
[8]	范德胜, 孟祥锋, 杨修伦, 王玉荣, 彭翔, 何文奇. 基于相移干涉术的光学信息隐藏系统的软件实现. 物理学报, 2012, 61(24): 244204. doi: 10.7498/aps.61.244204
[9]	季超, 张凌云, 窦硕星, 王鹏业. 原子力显微镜观测生物大分子图像的一种处理方法. 物理学报, 2011, 60(9): 098703. doi: 10.7498/aps.60.098703
[10]	徐先锋, 韩立立, 袁红光. 两步相移数字全息物光重建误差分析与校正. 物理学报, 2011, 60(8): 084206. doi: 10.7498/aps.60.084206
[11]	任煜轩, 吴建光, 周小为, 付绍军, 孙晴, 王自强, 李银妹. 相位片角向衍射产生拉盖尔-高斯光束的实验研究. 物理学报, 2010, 59(6): 3930-3935. doi: 10.7498/aps.59.3930
[12]	何文奇, 彭翔, 祁永坤, 孟祥锋, 秦琬, 高志. 基于非线性级联傅里叶变换的光学Hash函数构造. 物理学报, 2010, 59(3): 1762-1768. doi: 10.7498/aps.59.1762
[13]	孟祥锋, 彭翔, 蔡履中, 何文奇, 秦琬, 郭继平, 李阿蒙. 优化的两步相移算法在图像加密中的应用研究. 物理学报, 2010, 59(9): 6118-6124. doi: 10.7498/aps.59.6118
[14]	李俊昌, 张亚萍, 许蔚. 高质量数字全息波面重建系统研究. 物理学报, 2009, 58(8): 5385-5391. doi: 10.7498/aps.58.5385
[15]	李丰, 高春清, 刘义东, 高明伟. 利用振幅光栅生成拉盖尔-高斯光束的实验研究. 物理学报, 2008, 57(2): 860-866. doi: 10.7498/aps.57.860
[16]	彭翔, 位恒政, 张鹏. 基于菲涅耳域的双随机相位编码系统的选择明文攻击. 物理学报, 2007, 56(7): 3924-3930. doi: 10.7498/aps.56.3924
[17]	曲伟娟, 刘德安, 职亚楠, 栾竹, 刘立人. 利用数字全息干涉术观察RuO2:LiNbO3晶体中畴反转的区域特性. 物理学报, 2006, 55(8): 4276-4281. doi: 10.7498/aps.55.4276
[18]	汪敏, 胡小方, 伍小平. 物体内部三维位移场分析的数字图像相关方法. 物理学报, 2006, 55(10): 5135-5139. doi: 10.7498/aps.55.5135
[19]	马晶, 谭立英, 冉启文. 小波分析在光学信息处理中的应用. 物理学报, 1999, 48(7): 1223-1229. doi: 10.7498/aps.48.1223
[20]	杨振寰, 庄松林, 赵天欣. 彩色图象的光学信息处理. 物理学报, 1981, 30(1): 57-65. doi: 10.7498/aps.30.57

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物理学报. 2009, 58(3): 1668-1674.

doi: 10.7498/aps.58.1668.

唯象论的经典领域

两步广义相移干涉术的光学实验验证

1. (1)山东大学光学系,济南 250100; (2)深圳大学光电工程学院,深圳 518060

基金项目: 国家自然科学基金（批准号60775021,60777008）,中国博士后科学基金，深圳市科技计划非共识技术创新项目（批准号：200734）和中科院微系统与信息技术研究所资助的课题.

收稿日期: 2008-08-01
修回日期: 2008-09-12
刊出日期: 2009-03-20

摘要: 提出了一种基于两步广义相移干涉术的波前再现技术以及基于衍射场统计特性的未知相移值提取算法,并且进行了光学实验验证.该方法中可仅利用两幅干涉图及一次不需精确预设的未知相移,参照物光光强和参考光光强,即可通过计算提取真实的相移量,进而恢复出物波波前复振幅,而无需借助傅里叶谱分析或数字滤波等操作.在光学实验中,对借助于空间光调制器（SLM）的间接输入和三维漫反射物体直接输入两种情况进行了详细地研究,得到的光学实验结果验证了所提方案的有效性和可行性.

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作者及机构信息

(1)山东大学光学系,济南 250100; (2)深圳大学光电工程学院,深圳 518060

Authors and contacts

(1)山东大学光学系,济南 250100; (2)深圳大学光电工程学院,深圳 518060

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