[發明專利]一種基于MSE選優的相位恢復改進算法

有效

• 申請號: 201910309968.5
• 申請日: 2019-04-17
• 公開（公告）號: CN110047048B
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 金欣;王梟宇;季向陽;戴瓊海
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳研究生院
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T7/42
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司 44223
• 代理人: 江耀純

本發明公開了一種基于MSE選優的相位恢復改進算法，包括如下步驟：A1、以隨機傅里葉相位作為輸入，獲取相位恢復算法的重建結果，并計算重建結果的傅里葉幅值與目標物初始傅里葉幅值之間的均方誤差；A2、以多個不同的隨機傅里葉相位作為輸入重復步驟A1，得到相應的多個重建結果及相應的多個均方誤差；A3、以所述均方誤差作為重建結果優劣的評判指標，從多個所述重建結果中選擇最優的重建結果作為最終的輸出，實現目標物的相位恢復。本發明可以實現穩定的相位恢復。

技術領域

本發明涉及計算機視覺與數字圖像處理領域，尤其是涉及一種基于MSE選優的相位恢復改進算法。

背景技術

傳統的相位恢復算法，用于在目標物的傅里葉幅值已知而傅里葉相位未知的情況下，以隨機相位作為目標物傅里葉相位的初始猜測，迭代恢復目標物真實的傅里葉相位及重建目標物空域分布。但由于初始相位猜測的隨機性，傳統相位恢復算法重建的目標物空域分布及恢復的目標物真實傅里葉相位存在很大的不穩定性，這導致很難從單次的相位恢復結果中獲取準確有效的目標物空域信息，限制了傳統相位恢復算法的可適用性。

以上背景技術內容的公開僅用于輔助理解本發明的發明構思及技術方案，其并不必然屬于本專利申請的現有技術，在沒有明確的證據表明上述內容在本專利申請的申請日前已經公開的情況下，上述背景技術不應當用于評價本申請的新穎性和創造性。

發明內容

本發明的主要目的在于克服現有技術的不足，提出一種基于MSE選優的相位恢復改進算法，通過計算傳統相位恢復算法重建結果與目標物傅里葉幅值之間的均方誤差(MSE)，并以MSE作為重建結果優劣的評判指標，從多個不同隨機相位作為輸入的重建結果中選取最優的重建結果，以實現穩定的相位恢復與目標物重建。

為達上述目的，本發明提出以下技術方案：

一種基于MSE選優的相位恢復改進算法，包括如下步驟：

A1、以隨機傅里葉相位作為輸入，獲取相位恢復算法的重建結果，并計算重建結果的傅里葉幅值與目標物初始傅里葉幅值之間的均方誤差；

A2、以多個不同的隨機傅里葉相位作為輸入重復步驟A1，得到相應的多個重建結果及相應的多個均方誤差；

A3、以所述均方誤差作為重建結果優劣的評判指標，從多個所述重建結果中選擇最優的重建結果作為最終的輸出，實現目標物的相位恢復。

本發明的有益效果是：以多個不同的隨機傅里葉相位作為輸入重建目標物的空域分布，并以重建的傅里葉幅值與初始傅里葉幅值之間的均方誤差作為重建結果優劣的評判指標，以選出最優的重建結果作為算法輸出，最終可以實現穩定的相位恢復與目標物重建。

更進一步地，步驟A1中，在已知目標物的初始傅里葉幅值的前提下，以一隨機的傅里葉相位作為相位初始猜測，執行相位恢復算法，迭代重建目標物的空域分布，得到所述重建結果。

更進一步地，步驟A1中，在已知目標物的初始傅里葉幅值|F(O)|的情況下，以隨機傅里葉相位θ_m作為相位初始猜測，迭代重建目標物的空域分布O_m，即得到重建結果；并針對重建結果O_m，計算重建結果的傅里葉幅值|F(O_m)|與目標物的初始傅里葉幅值|F(O)|之間的均方誤差

其中，(x,y)表示目標物傅里葉域的二維坐標分布；H、V分別表示目標物傅里葉域的二維坐標的最大范圍。

更進一步地，步驟A1中，對重建結果O_m進行傅里葉變換再取模，得到重建結果的傅里葉幅值|F(O_m)|。

更進一步地，步驟A3中以所述均方誤差作為重建結果優劣的評判指標，從多個所述重建結果中選擇最優的重建結果包括：選擇所述均方誤差最小的重建結果作為最終的輸出。