西安工业大学光电工程学院，陕西省薄膜技术与光学检测重点实验室，陕西 西安 710021
提出了一种基于光强迭代的单幅干涉图相位提取方法，实现了对单幅干涉条纹图的高精度相位提取。首先通过对原始干涉图进行预处理得到初始相位；将初始相位引入到干涉条纹图的强度表达式中，利用最小二乘法初步得到背景光和调制光；再将初步估计的背景光和调制光代入最初干涉图的强度表达式中以求解待测相位，比较得到的待测相位和初始相位，若不满足迭代精度要求，则重复上述相位求解过程并实现迭代，若求解的相位与初始相位的均方根差值满足收敛条件，则停止迭代。进行仿真和实验研究，得到的100 mm口径平面元件的测量提取结果与实际相位一致。结果表明，该方法在具有较高检测精度的同时能够有效地保证算法的稳定性。
测量 干涉测量 单幅干涉图 迭代方法 最小二乘法
1 南京理工大学电子工程与光电技术学院，江苏 南京 210094
2 中科院南京耐尔思光电仪器有限公司，江苏 南京 211300
提出了一种可用于低空间频率干涉条纹的载频计算方法。该方法构建了载频干涉条纹的近似模型，实现了载频参数的线性迭代求解方法。仿真表明，该方法适用于多种情况，即使干涉图背景分布不均，也可准确计算载频，误差最大优于0.01λ，最小可达0.002λ，λ为632.8 nm。将所提方法求得的载频参数用于移相干涉中，相位均方根误差可达0.0002λ。实验中，所提方法与移相法相比，载频误差小于0.007λ，将求得的载频用于移相干涉时，相位无明显纹波。为低空间频率的干涉条纹提供了一种新的载频计算方法，可广泛用于干涉测量领域的各个方面。
测量 干涉测量 载频计算 相位提取 迭代法
1 首都师范大学 物理系，北京 100048
2 北京理工大学 光电学院，北京 100081
3 北京芯宸科技有限公司，北京 100029
4 北京航天计量测试技术研究所，北京 100076
伴随着6G 通信的发展，雷达遥感、检测成像等多个领域向太赫兹频段拓展，获取材料在该频段的介电常数显得愈发重要。本文基于NR 迭代法提取了太赫兹频率下样品的复介电常数，分析了迭代法的初值选取对提取结果的影响。在325~500 GHz 频段(Y 频段)搭建了一套由矢量网络分析仪(VNA)、扩频模块和四抛物面镜组成的8f 准光系统，实现散射参数S 2 1 的自由空间测量。由电磁波传输模型推导出复介电常数与S 2 1 之间的关系式， 利用迭代法提取出了特氟龙(Teflon)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)样品的复介电常数谱，与其他文献报道的结果一致，验证了系统和方法的有效性。
复介电常数 矢量网络分析仪 迭代法 太赫兹 自由空间法 complex permittivity Vector Network Analyzer iterative method terahertz free space method 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(6): 759
1 北京理工大学 光电学院 信息光子技术工业与信息化部重点实验室, 北京 100081
2 北京理工大学 长三角研究院(嘉兴), 嘉兴 314001
3 北京理工大学 光电学院《光学技术》编辑部, 北京 100081
分布式探测系统中当接收信号信噪比较低时, 基于信号到达各接收天线延时差(TDOA)的定位法精度直接被延时差测量精度所制约。为解决这一问题, 提出了基于多天线信号合成的优化TDOA定位算法, 利用多路合成后的信号来精确获得各路信号延时差。仿真结果表明优化定位算法相较传统高斯牛顿迭代法在低信噪比情形下可将定位误差减小一个数量级。进一步搭建光纤稳时传输系统, 实验结果显示, 在信噪比为1.1dB时, 优化算法定位精度可达到1.6m, 比传统算法的定位误差降低了86.8%。算法将极大地扩展TDOA定位法的适用范围。
分布式探测系统 TDOA定位 高斯牛顿迭代 distributed detection system TDOA localization Gauss-Newton iterative method
1 吉林大学物理学院, 吉林 长春 130012
2 中国科学院高能物理研究所, 北京 100049
4 黑龙江大学核科学与技术学院, 黑龙江 哈尔滨 150080
硬X射线调制望远镜是我国第一颗X射线天文卫星, 其载荷低能X射线望远镜采用了SCD型探测器CCD236, 主要对能量在0.7~13.0 keV的软X射线光子进行观测。 卫星发射前, 需要对探测器进行详细的性能标定, 其中包括能量响应矩阵的标定。 能量响应矩阵是能谱分析的关键。 CCD236探测器输出能谱并不是观测光源的真实发射谱, 而是发射谱与探测器能量响应矩阵的卷积结果。 一般可以通过直接反卷积的方法还原光源的真实能谱。 解谱过程可以看作是一维成像问题, 利用能量响应矩阵与输出能谱进行反卷积解谱。 常用的反卷积算法为Lucy-Richardson迭代算法, 其利用条件几率的贝氏定理反复进行运算, 进而对输出能谱进行反解, 得到观测光源的真实发射能谱。 通过能量响应矩阵对CCD236探测器的55Fe测量能谱进行解谱。 经过解谱, 能谱的能量分辨从144.3 eV提升到了65.6 eV@5.9 keV, 连续谱成分被明显地抑制, 提高了能谱的峰背比。 反解能谱由两个半峰全宽很小的(<70.0 eV)高斯峰组成, 两成分的强度比为8.4, 能够很好地表征真实发射谱的结构。 利用这种方法可对材料X射线荧光谱进行解谱, 还原材料的荧光谱, 提高能谱的能量分辨。 反解结果中主要元素各类荧光线通过解谱彼此独立, 能谱峰背比很高, 可以很好地用于X射线荧光分析中, 提高荧光谱的质量。
X射线探测器CCD236 Lucy-Richardson迭代 X射线荧光分析 X-ray detector CCD236 Lucy-Richardson iterative method X-ray fluorescence analysis 光谱学与光谱分析
2021, 41(9): 2823
中国人民武装警察部队工程大学装备管理与保障学院，陕西 西安 710086
为了进一步定量分析激光对生物组织的物理剂量问题，为医疗、**等领域的相关研究提供理论依据，需要对生物组织光学特性参数进行准确的测量。为此，系统地综述了目前国内外测定生物组织光学特性参数的主流技术和方法，总结了各个方法的适用范围并将相关方法的优势与缺点进行了横向和纵向的对比分析。回顾了大多数仿真及实验的理论基础，同时对该领域的最新研究成果及应用进行了总结，便于研究者快速准确地追踪前沿。最后总结了目前该领域研究中所面临的主要问题并对今后的发展方向做出了一定的展望。
生物光学 组织光学 参数测量 积分球 （非）迭代法 逆蒙特卡罗模型 逆加倍法 激光与光电子学进展
2021, 58(3): 0300004
1 大连海事大学信息科学技术学院, 辽宁 大连 116026
2 大连市气象装备保障中心, 辽宁 大连 116001
在反演大气消光系数过程中,一个值得探讨的问题就是消光系数边界值的选择问题。提出了一种基于横向Steffensen型3阶方法求解大气气溶胶消光系数边界值的新算法,并将该方法应用于仿真信号和实际观测到的回波信号中求解大气消光系数,证明了所提算法的真实可靠性。结果表明,所提算法迭代速度快,经过较少的迭代次数就可收敛到消光系数的边界值,能够较准确地反演大气消光系数。
大气光学 激光雷达 消光系数 边界值 迭代法 激光与光电子学进展
2019, 56(24): 240102
1 遵义师范学院 工学院, 贵州 遵义 563006
2 国防科技大学 智能科学学院, 长沙 410073
3 中国工程物理研究院 机械制造工艺研究所, 四川 绵阳 621900
4 中国工程物理研究院 超精密加工技术重点实验室, 成都 610200
随着特种超精密加工技术的发展, 复杂流体被越来越多地用于超精密加工工艺中。超精密加工流场分析具有几何特征复杂、流体本构特性多样、流体边界为自有边界等特点, 传统流体数值分析方法难以实现可靠分析。从流体的一般特性出发, 将D. G. Christopherson提出的非负二阶偏微分系统的超松弛迭代方法用于超精密加工流场分析, 建立了适应性与可靠性兼顾的流场分析方法。以磁流变抛光为例, 开展了抛光区域压力场数值计算, 结果表明所得压力分布形态正确, 且分布从x轴正半轴延伸到负半轴, 与郑立功等人的实验测定结果一致。另外, 基于Kistler力传感器对磁流变抛光过程的法向压力在0.1~0.3 mm浸深段进行了在位测量, 发现计算与实验结果偏差均小于20%。表明了该方法的有效性与准确性。
超精密加工 流场分析 Christopherson迭代 磁流变抛光 超松弛迭代方法 ultra-precision machining fluid field analysis Christopherson iteration magnetorheological finishing super-relaxation iterative method 强激光与粒子束
2019, 31(6): 062002
1 四川大学电气信息学院, 四川 成都 610065
2 西南技术物理研究所, 四川 成都 610041
结合点云统计学特性和形状特征,提出了带方差补偿的多向仿射变换点云配准算法,将求解放缩因子问题转化为求解带方差的超定非线性方程组,并通过二次曲面拟合对噪声方差进行最小二乘无偏估计。引入点云全局向量特征相似度,以相似度最大化求真解。将多向仿射变换点云配准转化为刚性配准,并利用主方向法配准点云。仿真结果表明,针对点云随机丢失和带噪声的点云配准情况,所提算法比现有配准算法的配准精度更高,并且配准耗时更短。
机器视觉 点云配准 Newton迭代法 相似度 最小二乘法 二次曲面
上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
光斑中心定位是光学测量中的关键技术之一, 检测算法的精度和速度直接影响了测量的精度及速度, 传统的检测算法如灰度质心法、Hough变换法等在检测精度或速度上存在不足。鉴于此, 提出了一种高精度光斑中心定位算法, 该算法不仅能定位光斑中心还能拟合出圆半径。用计算机生成的光斑和实验生成的光斑对该算法进行验证, 并与其他传统算法进行比较, 结果表明, 该算法的误差小于0.5像素且比其他经典算法更精确。
光斑圆心定位 迭代运算 衍射光斑 误差分析 light spot center location iterative method diffractive light spot error analysis
