[發明專利]基于扭曲光柵和編碼孔徑的物體相位恢復方法

在審

• 申請號: 201811496732.9
• 申請日: 2018-12-07
• 公開（公告）號: CN109596069A
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 劉儉;李勇;王偉波
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 崔自京

一種基于扭曲光柵和編碼孔徑的物體相位恢復方法，屬于相位恢復成像領域。本發明解決了傳統相位恢復算法物體需小于探測面的問題。本發明首先在樣品和探測器之間依次放置一個編碼孔徑和一個扭曲光柵；然后利用準直部分相干光照明樣品，通過編碼孔徑和扭曲光柵被探測器接受；最后通過相位恢復算法和壓縮傳感算法恢復樣品的復振幅。本發明可以一次恢復相當于探測面大小的樣品并且不需要掃描。

技術領域

基于扭曲光柵和編碼孔徑的物體相位恢復方法屬于相位恢復成像領域，是一種計算圖像重建技術。

背景技術

相位恢復作為一種圖像重建技術被廣泛應用于生物、材料等各種領域，該技術可以從頻譜強度中恢復出物體的復振幅，而且實驗設備簡單，很多時候不需要透鏡，因此沒有像差，但是該技術恢復的物體尺寸相對較小(小于探測器面4倍以上)，或者需要掃描物體以解決恢復物體尺寸較小的問題，但是這種方法會降低系統的時間分辨率。

發明內容

本發明公開了一種基于扭曲光柵和編碼孔徑的物體相位恢復方法，該技術通過使用編碼孔徑解決物體尺寸較小的問題，通過光柵一次成像多成像距離強度圖，解決相位恢復算法需要移動探測器分時探測不同成像距離的頻譜強度問題。

本發明的目的是這樣實現的：

基于扭曲光柵和編碼孔徑的物體相位恢復，包括以下步驟：

步驟a、首先搭建實驗設備，在傳統相位恢復設備中增加編碼孔徑和扭曲光柵，所述編碼孔徑和扭曲光柵依次設置于物體與探測器之間；

步驟b、入射光波通過光柵生成多種不同階次的衍射光，不同階次的衍射光匯聚到探測器上的離焦距離不同，形成不同的子圖像，并劃分這些子圖像；

步驟c、根據傳統的多距離相位恢復算法恢復出所述編碼孔徑平面處的復振幅；

步驟d、根據壓縮傳感算法從所述編碼孔徑平面處的復振幅進一步恢復出物體的復振幅。

優選的，編碼孔徑為專門設計的圖案或隨機圖案，透光面積與不透光面積之比為1:4。

優選的，所述扭曲光柵的引入將入射光波不同級次分別聚焦到所述探測器的不同位置，一次實現傳統相位恢復中的多距離探測。

本發明首先在樣品和探測器之間依次放置一個編碼孔徑和一個扭曲光柵；然后利用準直部分相干光照明樣品，通過編碼孔徑和扭曲光柵被探測器接受；最后通過相位恢復算法和壓縮傳感算法恢復樣品的復振幅，在傳統相位恢復技術中加入編碼孔徑，可以克服由于恢復物體尺寸較小的問題，并且由于扭曲光柵的引入，一次成像多距離頻譜強度圖可以提高系統時間分辨率。可以一次恢復相當于探測面大小的樣品的相位，并且不需要探測器對樣品進行移動掃描。

附圖說明

圖1是本發明基于扭曲光柵和編碼孔徑的物體相位恢復方法的光路示意圖；

圖2是本發明基于扭曲光柵和編碼孔徑的物體相位恢復方法流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例進行詳細說明，以便對本發明的目的、技術方案有更深入的理解。

具體實施步驟說明如下：

步驟a、首先根據圖1所示搭建實驗設備，在傳統相位恢復設備中增加編碼孔徑和扭曲光柵，所述編碼孔徑和扭曲光柵依次設置于物體與探測器之間；

步驟b、由于光柵的存在，不同階次的衍射光匯聚到探測器上的離焦距離不同，形成不同的自圖像并劃分這些自圖像；

步驟c、根據傳統的多距離相位恢復算法恢復出編碼孔徑平面處的復振幅；

步驟d、根據壓縮傳感算法從編碼孔徑平面處的復振幅進一步恢復出物體的復振幅。