[發明專利]一種基于均值梯度函數的光學掃描全息自聚焦方法

有效

• 申請號: 201711468134.6
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108153132B
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: 歐海燕;劉柯;邵維;王秉中
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G03H1/00
• 分類號: G03H1/00;G03H1/04;G03H1/08
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 鄒裕蓉

本發明提出了一種均值梯度函數來實現全息圖像的自聚焦問題，屬于光學掃描全息和自聚焦領域，主要解決了全息圖像的自聚焦問題。本發明通過計算重建圖像的均值梯度函數值來實現自聚焦，本發明可以有效的解決全息圖像的自聚焦問題；同時均值梯度函數可以解決其它類型圖像的自聚焦問題。

技術領域

本發明涉及光學掃描全息領域與自聚焦領域，具體來說，涉及一種基于均值梯度函數的光學掃描全息自聚焦方法。

背景技術

光學掃描全息技術，是數字全息技術中的一個重要分支，該技術利用了光學外差技術和掃描全息技術，極大的提高了掃描全息圖像的分辨率，1979年，Poon和Korpel首次提出這個概念。到目前為止，該技術已經有了廣泛的應用，像全息圖像加密，掃描全息顯微鏡，圖像識別等領域。

在全息技術的領域中，全息圖的重建一直是一個研究熱點，而對于全息重建技術而言，獲取物體的軸向重建距離又至關重要。因此近年來，人們在這一環節做了很多相關的工作。

文獻《Blind sectional image reconstruction for optical scanningholography》一文中提出對盲重建圖像進行邊緣檢測，然后通過邊緣數來實現全息圖像的自聚焦。邊緣數檢測易受閾值設定的影響，且檢測到的聚焦位置精度不高。

文獻《Autofocusing of optical scanning holography based on entropyminimization》一文中提出基于最小熵來實現全息圖像的自聚焦，但當全息圖中目標軸向距離相隔很近時，最小熵不再適用，且不能解決重疊物體的自聚焦問題。

文獻《Enhanced Autofocusing in Optical Scanning Holography Based onHologram Decomposition》一文中提出基于全息圖分解和最小熵來解決軸向距離相隔很近的問題。但是操作過程過于繁瑣，計算復雜，且不能解決重疊物體的自聚焦問題。

本發明基于以上問題，提出了一種基于均值梯度函數的光學掃描全息自聚焦方法，并且可以解決全息圖像中重疊物體的自聚焦問題。

發明內容

本發明的目的提出一種聚焦指標，利用NAG(均值梯度函數)對圖像的細節和紋理特征變化的敏感性質，很好的解決了全息圖像的自聚焦問題，相比背景技術中提到的方法，NAG計算簡單，精確度高，并且可以解決重疊物體的自聚焦問題。

本發明為解決上述技術問題所采用的技術方法是：

一種基于均值梯度函數的光學掃描全息自聚焦方法，包括以下步驟：

步驟1：第一偏振分束器將激光源發出的光分為兩束，第一束光通過第一光瞳函數形成球面波，第二束光通過第二光瞳函數形成平面波，兩束光經過第二偏振分束器聚光后干涉形成菲涅爾波帶板，菲涅爾波帶板再經過掃描振鏡反射，對物體進行掃描，光電轉換器接收透過物體的光，經過調制解調獲取物體的全息圖像；

其中第一光瞳函數為矩形1函數，第二光瞳函數為狄拉克δ函數器件；

步驟2：對重建范圍[l₁，l₂]進行n等分，其中l₁，l₂分別表示重建距離的上界和下界，n為正整數，將步驟1得到的全息圖像進行傅里葉變換后，與點擴散函數的空間域表達式的傅里葉變換的共軛相乘，經過傅里葉逆變換得到相應的重建圖像；

步驟3：分別計算每一個重建圖像的NAG值，NAG值的最大值所對應的重建距離z為最后得到物體的聚焦位置。

進一步的，步驟2等步長重建的具體過程如下：

步驟2-1：將重建范圍[l₁，l₂]進行n等分，重建步長Δτ為