[發明專利]一種數字顯微全息相位圖的快速去包裹方法

無效

• 申請號: 201210535365.5
• 申請日: 2012-12-12
• 公開（公告）號: CN103063155A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 馬利紅;李勇;王輝;金洪震
• 申請（專利權）人: 浙江師范大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24;G06T7/00
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 吳輝輝

技術領域

本發明屬于數字全息顯微測量領域，涉及一種數字顯微全息相位圖的快速去包裹方法。

背景技術

數字全息顯微術是數字全息術和顯微技術相結合的產物，可以精確地獲取物光波的相位分布，因而可以分析微小物體的表面三維形貌或相位型物體的相位信息，是近年發展起來的一種重要的顯微成像技術，具有廣闊的應用前景和應用領域。相位去包裹是數字全息顯微術研究中的一個重要問題，因為直接通過復振幅計算得到的相位信息經常被包裹在(-π,π]的相位主值中，要獲取真實的相位信息，必須通過相位去包裹技術將相位從主值分布恢復為真實分布。

相位去包裹技術作為各個相位測量領域的通用技術，自1982年Itoth提出以來，已經發展了大量有效的算法。這些算法總體上可以分為路徑跟蹤算法和全局算法兩大類，前者主要包括枝切算法、質量導向路徑跟蹤算法、掩模分割算法等；后者主要包括最小二乘算法、加權最小二乘算法等。為適用各自的應用領域，每種算法都被不同領域的研究者給予了具體的研究發展。隨著數字全息顯微技術的發展，已有越來越多的學者開始研究適用于該領域的相位去包裹算法。

質量導向相位去包裹算法同時兼具速度和準確度兩方面的優勢，是一種很有希望的適用于數字全息顯微相位圖的去包裹算法。質量圖的定義和路徑跟蹤方法是影響質量導向去包裹算法的兩個重要方面。

目前已經提出了很多種質量圖的定義，包括相關系數圖、調制度圖、相位導數方差圖，最大相位梯度圖，振幅圖等，每種質量圖都有自己的適用領域。另一方面，質量圖也直接影響去包裹的速度，因為質量圖中可靠度值的分布直接決定去包裹的路徑導向，而路徑的復雜度直接影響去包裹的速度。

目前廣泛使用的路徑跟蹤方法是插入式排序的洪水算法，這種排序操作是非常費時的，從而影響了去包裹的時間。另一種路徑跟蹤方法是可靠度樹的路徑跟蹤方法，該方法省略了插入式排序時間，但是建立最小跨度樹的操作還是很費時間的。

發明內容

本發明針對數字全息顯微相位圖僅存在少量殘差點的高信噪比的特點，提出了一種基于新型質量圖和堆棧鏈表的快速質量導向去包裹方法。

本發明的具體技術方案是：

一種數字顯微全息相位圖的快速去包裹方法，其特征在于該方法包括以下步驟：步驟一，根據數字全息顯微術的基本原理，計算得到再現物光波復振幅分布，由復振幅分布同時得到再現強度像和包裹相位圖，并對再現強度像進行歸一化處理，

步驟二，對包裹相位圖進行殘差點探測并記錄下殘差點的坐標；

步驟三，根據強度像中與殘差點對應像素的強度值分布，提取歸一化強度像中對應坐標點的強度值，將其中最大的強度值作為閥值。

將高于閥值的像素區域認為可靠相位區，低于等于閥值的像素區域認為可疑相位區；

步驟四，將歸一化強度像中對應可靠相位區的強度值置1，對應可疑相位區的強度值保持不變，建立新型的質量圖；

步驟五，建立基于該質量圖導向的堆棧鏈表洪水算法。

優化地，所述的數字顯微全息相位圖的快速去包裹方法，其特征在于所述所述包裹相位圖的殘差點藉由“四點封閉檢查是否為零”來探測，具體應用公式：

其中，[]表示取最接近的整數，(6)式積分得到的結果只有0和±1值，其中0表示非殘差點，1表示正殘差點，-1表示負殘差點。

優化地，所述基于新型質量圖指導的堆棧鏈表洪水算法，具體步驟如下：

1）根據新型質量圖的可靠度值，建立可靠度等級表，每個元素的初始值為空；

2）將待展開起始點壓入堆棧鏈表，即建立一條堆棧，將堆棧頂掛到等級表的對應位置，已展開相位相鄰點置為本身，置該點可靠度等級為“max”，并置入堆棧標志；

3）判斷max所指元素值是否為空，如是，則max=max-1，轉5）；否則展開等級表中max所指的堆棧頂；

4）將被展開點移出堆棧，即將堆棧頂移到下一結點，判斷被展開點周圍四點，如有未入堆棧的有效點，則根據可靠度，將其放入相應堆棧中；置入堆棧標記、已展開相位相鄰點位置置于剛展開點；判斷新入堆棧點可靠度是否大于“max”，如是，則將該點可靠度置“max”；

5）判斷“max”是否在指定閾值區間，如不是，則結束算法；否則轉3）。所述步驟三的具體操作方法為：