[發(fā)明專利]一種用于數(shù)字全息重構(gòu)過(guò)程的自動(dòng)對(duì)焦方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711169584.5
• 申請(qǐng)日: 2017-11-21
• 公開（公告）號(hào): CN107966111A
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 文永富;程灝波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/24
• 分類號(hào): G01B11/24
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種用于數(shù)字全息重構(gòu)過(guò)程的自動(dòng)對(duì)焦方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

步驟(1)：在得到待處理的數(shù)字全息圖后，用肉眼或者長(zhǎng)度測(cè)量工具粗略測(cè)量后估算出一個(gè)重構(gòu)距離zc，以zc為基準(zhǔn)設(shè)置第一對(duì)焦距離區(qū)間[z1，zk]；設(shè)置對(duì)焦距離區(qū)間采樣數(shù)k，計(jì)算采樣間隔距離dz＝(zk-z1)/(k-1)；針對(duì)第一對(duì)焦距離區(qū)間[z1，zk]，每隔dz選取一個(gè)距離，得到不同臨時(shí)對(duì)焦距離z2＝z1+dz，z3＝z1+2*dz，…，zk＝z1+(k-1)*dz。

設(shè)置第二對(duì)焦距離區(qū)間[z1’，zk’]；針對(duì)第二對(duì)焦距離區(qū)間[z1’，zk’]，每隔距離dz選取一個(gè)距離，得到不同臨時(shí)對(duì)焦距離z2’＝z1’+dz，z3’＝z1’+2*dz，…，zk’＝z1’+(k-1)*dz；

步驟(2)：針對(duì)第一對(duì)焦距離區(qū)間[z1，zk]，采用數(shù)字全息重構(gòu)算法，分別得到不同臨時(shí)對(duì)焦距離下的物光場(chǎng)U1，U2，…，Uk。

針對(duì)第二對(duì)焦距離區(qū)間[z1’，zk’]，采用數(shù)字全息數(shù)值重構(gòu)算法，分別得到不同臨時(shí)對(duì)焦距離下的物光場(chǎng)U1’，U2’，…，Uk’；

步驟(3)：利用物光場(chǎng)U1，U2，…，Uk計(jì)算得到不同臨時(shí)對(duì)焦距離下的光強(qiáng)圖像I1，I2，…，Ik。

利用物光場(chǎng)U1’，U2’，…，Uk’計(jì)算得到不同臨時(shí)對(duì)焦距離下的光強(qiáng)圖像I1’，I2’，…，Ik’。

步驟(4)：利用自聚焦評(píng)價(jià)函數(shù)計(jì)算出每個(gè)光強(qiáng)圖像I1，I2，…，Ik的函數(shù)值C1，C2，…，Ck，并以函數(shù)值為縱坐標(biāo)，臨時(shí)對(duì)焦距離為橫坐標(biāo)，建立第一條評(píng)價(jià)函數(shù)曲線。

利用自聚焦評(píng)價(jià)函數(shù)計(jì)算出每個(gè)光強(qiáng)圖像I1’，I2’，…，Ik’的函數(shù)值C1’，C2’，…，Ck’，并以函數(shù)值為縱坐標(biāo)，臨時(shí)對(duì)焦距離為橫坐標(biāo)，建立第二條評(píng)價(jià)函數(shù)曲線。

步驟(5)：將步驟(4)得到的第一條評(píng)價(jià)曲線和第二條評(píng)價(jià)函數(shù)曲線進(jìn)行作差處理，得到差動(dòng)評(píng)價(jià)曲線。

步驟(6)：在差動(dòng)評(píng)價(jià)曲線橫坐標(biāo)為零的點(diǎn)附近選取一段近似于直線的曲線，并進(jìn)行線性擬合。

步驟(7)：搜索擬合后的直線過(guò)零點(diǎn)的位置，零點(diǎn)所在得位置準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)圖像對(duì)焦面的位置，即實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確聚焦。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于數(shù)字全息重構(gòu)過(guò)程的自動(dòng)對(duì)焦方法，其特征在于，所述重構(gòu)距離zc是指被測(cè)物體和數(shù)字圖像傳感器的距離。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于數(shù)字全息重構(gòu)過(guò)程的自動(dòng)對(duì)焦方法，其特征在于，所述的第一對(duì)焦距離區(qū)間[z1，zk]，滿足關(guān)系式z1<zc<zk。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于數(shù)字全息重構(gòu)過(guò)程的自動(dòng)對(duì)焦方法，其特征在于，所述的第二對(duì)焦距離區(qū)間[z1’，zk’]，滿足關(guān)系式z1’<zc<zk’且同時(shí)還滿足z1’<z1，zk’<zk。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于數(shù)字全息重構(gòu)過(guò)程的自動(dòng)對(duì)焦方法，其特征在于，所述的自聚焦評(píng)價(jià)函數(shù)可以是方差灰度算子、Roberts梯度算子、Sobel梯度算子、梯度向量平方算子、二階拉普拉斯算子或者傅里葉變換頻譜加權(quán)對(duì)數(shù)算子。