本文介紹了噪聲對相位解包裹的影響以及抑制噪聲的方法。

當光學粗糙表面被擴展的激光束照射時，形成的圖像是斑點圖案（亮斑和暗斑）。噪聲對相位展開過程產生了災難性的影響。在經典圖像處理中，應用簡單的濾波技術來抑制斑點噪聲往往弊大于利，因為它們會不加選擇地使圖像變得模糊。針對這一挑戰，我們必須應用替代技術來獲得清晰的干涉圖案，從而方便后續的相位展開過程。

噪聲對相位解包裹的影響

理想清晰圖像

圖1所示。(a)連續相位，(b)包裹相位，以及(c)相位解包裹信號。

噪聲方差增加到0.8的值的圖像

圖2所示。(a)原始噪聲信號，(b)相位包裹信號，和(c)相位解包裹信號。這里，噪聲方差已增加到0.8的值。

相位展開信號如圖1(c)所示。如圖1(a)所示的包裹相位信號是一個非常簡單的解包裹信號。如果信號有噪聲，信號中的噪聲可能會產生假相位包。假包裝的存在會影響樣品的展開。讓我們用計算機模擬來說明這一點。噪聲方差設置為更高的值0.8。原始的含噪信號如圖2(a)所示。包裹和展開相位信號分別如圖2(b)和(c)所示。如圖2所示，較高的聲水平已經嚴重影響了相位解纏過程，信號的相位解纏成為一項具有挑戰性的任務，這是由于信號中存在一個假包裹。

抑制噪聲的方法

圖3所示。(a)模擬噪聲閉合條紋、(b)使用WFT技術獲得的圖、(c)是(a)(b)中間的輪廓截面。

圖4所示。(a)一個納米圖案對象的實驗性在線干涉圖、(b)使用平場處理和調制技術得到的圖4(a)的清晰圖像、(c)是上下分別為圖4(a)和(b)中間的剖面圖。

可以采用WFT變換、平場處理和調制技術等技術來抑制噪聲，解決假包問題圖3(a)所示為模擬的有噪聲的閉合條紋，圖4(b)所示為干凈的圖像采用WFT技術獲得。圖3(a)和(b)中間的剖面圖如圖3(c)所示。圖4(a)顯示了由馬赫-曾德爾干涉儀拍攝的納米圖案的實驗在線干涉圖，圖4(b顯示了使用平場處理和調制技術獲得的清晰圖像。圖4(a)和(b)中間的剖面圖分別在圖4(c)中上下顯示。

總結

在理解噪聲對相位展開的影響之前，讓我們簡要回顧一下相位展開的過程。當我們處理光學干涉圖案時，信號的相位可能會被包裹，即相位值會突然跳變，導致不連續性。為了更好地進行信號分析和處理，我們需要將這個被包裹的相位信號展開成連續的形式。這個過程被稱為相位展開，它的目的是將被包裹的相位信號返回到連續的相位信號，使其可用于進一步的處理。

然而，在相位展開過程中，噪聲的存在會帶來挑戰。噪聲會使得相位信號變得不穩定，從而影響到展開的準確性。為了解決這個問題，我們可以采用加窗傅立葉變換、切趾平場等技術來抑制噪聲，從而得到更清晰的干涉圖案。這些技術能夠有效地提高信號的信噪比，使得相位展開過程更加穩定和可靠。

在實際應用中，我們需要根據具體的情況選擇合適的技術來抑制噪聲并解決相位展開的問題。通過合理應用降噪技術，我們可以更好地處理光學干涉圖案，為后續的信號分析和處理提供更可靠的基礎。

審核編輯：黃飛