CN109859127A - 基于编码孔径的物体相位恢复技术 - Google Patents

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李勇
王伟波
刘俭
李季学
刘鹏飞
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Abstract

一种基于编码孔径的物体相位恢复技术，属于相位恢复成像领域。本发明解决了传统相位恢复算法物体需小于探测面的问题。本发明首先在样品和探测器之间放置一个编码孔径；然后利用准直部分相干光照明样品，通过编码孔径被探测器接收；再次，调制轴向改变探测器的位置，产生不同的频谱被探测器接收；最后通过相位恢复算法和压缩传感算法恢复样品的复振幅。本发明可以一次恢复相当于探测面大小的样品。

Description

基于编码孔径的物体相位恢复技术
技术领域
基于编码孔径的物体相位恢复技术属于相位恢复成像领域，是一种计算图像重建技术。
背景技术
相位恢复作为一种图像重建技术被广泛应用于生物、材料等各种领域，该技术可以从频谱强度中恢复出物体的复振幅，而且实验设备简单，很多时候不需要透镜，因此没有像差，但是该技术恢复的物体尺寸相对较小(小于探测器面4倍以上)，或者需要扫描物体以解决恢复物体尺寸较小的问题，但是这种方法会降低系统的时间分辨率。
发明内容
本发明公开了一种基于编码孔径的物体相位恢复技术，该技术通过使用编码孔径解决物体尺寸较小的问题，通过移动探测器引入不同的光程产生在探测器平面上的多成像距离强度图，以提高相位恢复时的恢复速度以及精度。
本发明的目的是这样实现的：
基于编码孔径的物体相位恢复技术，包括以下步骤：
步骤a、首先根据图1所示搭建实验设备；
步骤b、轴向移动探测器，在探测器平面接收不同传播距离的光场强度图；
步骤c、根据传统的多距离相位恢复算法恢复出编码孔径平面处的复振幅；
步骤d、根据压缩传感算法从编码孔径平面处的复振幅进一步恢复出物体的复振幅。
2、上述的基于编码孔径的物体相位恢复技术，其特征在于，在传统的相位恢复设备中添加一个编码孔径；
3、上述的基于编码孔径的物体相位恢复技术，其特征在于，编码孔径可为专门设计的图案也可为随机图案，但是透光比不透光为1:4；
4、上述的基于编码孔径的物体相位恢复技术，其特征在于，通过移动探测器实现多距离探测。
本发明在传统相位恢复技术中加入编码孔径，可以克服由于恢复物体尺寸较小的问题，并且由于探测器轴向移动的引入，造成多距离频谱强度图的探测可以提高最终的恢复效果及加快收敛速度。
附图说明
图1是本发明基于编码孔径的物体相位恢复技术的光路示意图。
图2是本发明基于编码孔径的物体相位恢复技术流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例进行详细说明，以便对本发明的目的、技术方案有更深入的理解。
具体实施步骤说明如下：
步骤a、首先根据图1所示搭建实验设备；
步骤b、轴向移动探测器，在探测器平面接收不同传播距离的光场强度图；
步骤c、根据传统的多距离相位恢复算法恢复出编码孔径平面处的复振幅；
步骤d、根据压缩传感算法从编码孔径平面处的复振幅进一步恢复出物体的复振幅。
本发明的基于扭曲光栅和编码孔径的物体相位恢复的具体过程为：
S1：沿着光轴轴向移动探测器每次移动距离已知，并同时分别在探测器上得到n个频谱强度图l1，l2，，，ln对应着探测器的n个位置；
S2：初始频谱F1在自由空间传播一定距离，到达探测器平面s1，得到频谱F11；
S3：用频谱强度图l1替换F11的幅值并保留相位，继续传播到下一个探测器平面s2；
S4：在探测器平面s2得到频谱F12，继续用l2替换F12的幅值，然后传播，直到所有频谱强度图ln全部参与计算；
S5：往回传播到编码孔径平面，得到复振幅并乘上已知的编码孔径函数；
S6：重复进行K次上述S2-S5的步骤；
S7：判断是否执行完K次，如果是，则使用压缩传感算法恢复物体的复振幅，如果否，则进入S2。
为了进一步优化上述技术方案，编码孔径函数根据编码孔径设置确定，并已知
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化或方法改进，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于编码孔径的物体相位恢复技术，其特征在于，包括以下步骤：
步骤a、首先根据图1所示搭建实验设备；
步骤b、轴向移动探测器，在探测器平面接收不同传播距离的光场强度图；
步骤c、根据传统的多距离相位恢复算法恢复出编码孔径平面处的复振幅；
步骤d、根据压缩传感算法从编码孔径平面处的复振幅进一步恢复出物体的复振幅。
2.根据权利要求1所述的基于编码孔径的物体相位恢复技术，其特征在于，在传统的相位恢复设备中添加一个编码孔径。
3.根据权利要求1所述的基于编码孔径的物体相位恢复技术，其特征在于，编码孔径可为专门设计的图案也可为随机图案，但是透光比不透光为1:4。
4.根据权利要求1所述的基于编码孔径的物体相位恢复技术，其特征在于，通过移动探测器实现多距离探测。
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