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通过引入波面的二阶导数对传统的最小二乘法（LSM）进行了改进;利用改进后的LSM分别分析了单个方向和相互正交两个方向的横向剪切数据,并将改进后的LSM与网格点法和积分法复原波前的空间特性进行了比较;利用相互正交两个方向的横向剪切数据分别分析了环形孔径和复杂孔径横向剪切干涉仪（LSI）波前复原的频率响应和空间分布特性,并进行了仿真验证。证实了对于任意形状的光阑,利用改进的LSM可以从相互正交的两个方向的剪切干涉图中提取对应光阑部分的相位。