基于非极大值抑制的高精度检测用计算全息图编码方法技术

本发明专利技术公开了一种基于非极大值抑制的高精度检测用计算全息图编码方法。该编码方法在对计算得到的理想全息图记录编码的过程中，对其数字曲线局部曲率极大值点进行判定，采取非极大值抑制手段，从而使计算全息图能利用尽可能少的数据点完成对理论设计图形的高精度编码，生成的编码文件数据量能适应常规直写设备的加工生产要求。该方法是一种高精度检测用计算全息图编码的通用方法，可以有效完成数据量能被现有直写加工设备接受的计算全息图高精度编码。同时，本方法也可根据实际情况，选择不同效果的非极大值抑制算法来完成编码。可应用于不同设备要求下的计算全息加工文件编码。

A CGH coding method for high precision detection based on non maximum value suppression

The invention discloses a method of coding a computer hologram for high precision detection based on non maximum value suppression. The encoding method in the process of ideal hologram recording encoding calculated in the digital curve local curvature maxima were determined, taking non maximum suppression means, so that the hologram can use as little as possible to complete the high accuracy of data encoding graph theory design, can generate data file encoding to adapt to the conventional production direct writing equipment requirements. This method is a general method for high-precision detection of computer-generated hologram, which can effectively accomplish the high-precision encoding of data volume that can be accepted by existing direct processing equipment. At the same time, this method can also select the non maximum value suppression algorithm of different effects to complete the coding according to the actual situation. It should be used to code the processing files of CGH under the requirements of different equipment.

【技术实现步骤摘要】
基于非极大值抑制的高精度检测用计算全息图编码方法
本技术专利技术属于光学检测领域，光学检测元件的设计领域。
技术介绍
计算全息(计算全息)能够利用衍射产生任意波前相位，为光学元件(尤其复杂面形光学元件)的高精度检测和装调提供了解决方案。作为一种新的高精度的检测和装调手段，计算全息检测法近年来在一批研究机构的工程项目中得到了广泛的验证和应用。计算全息计算编码的过程指的是把光学设计波前相位差转化成能被直写设备识别的编码文件的过程。直写设备的常用的编码文件格式有gds2、cif、dxf等。由于直写仪器无法直接刻写连续函数，而是通过刻写一系列多边形来近似连续条纹，因此不论哪一类编码文件，都需要把连续函数，编译成直写机器能识别的一系列离散点，实现对编码条纹的记录。为了保证精度，通常希望增加在连续函数上被采样点的数目，缩小采样点之间的间隔，以利用更多的离散点来逼近原曲线，实现高精度的编码。然而高采样密度往往意味着大量被记录的数据点，将产生数据量巨大的编码文件。这样数据量巨大的编码文件不仅增加了直写设备的内存负担，而且大大增加了直写设备刻写图形的时间，导致加工成本激增。受制于现有直写设备可接受的加工文件数据量，计算全息图在编码过程中不可无限制增加数据点以提高精度。因此需要选择合适的方法对计算全息条纹进行编码。MaJun等人提出一种根据不同径向位置采取不同采样点数目的计算全息条纹近似方法，但该方法对曲率连续变化的条纹处理效果并不理想。JiaoFan等人提出一种逐点追迹进行计算全息条纹近似的方法，确定一个初始点后在给定误差范围内求解下一个点，该方法能很好控制编码误差，但求解过程计算复杂度高。
技术实现思路
本专利技术提出一种利用非极大值抑制，根据曲线局部曲率筛选数据特征点，生成小数据量高编码精度全全息图加工文件的方法。本专利技术方法根据数字曲线局部曲率极值代表了数字曲线变化规律的原理，将计算全息图转化为数字曲线，再将数字曲线划分为若干局部区域，对数字曲线局部曲率极大值进行判定，保留局部曲率极大值点作为特征点，并按加工文件格式记录，从而使数字计算全息图能够使用尽量少的数据点完成对理论设计图形的高精度近似，使编码文件数据量能被常规直写加工设备接受。具体步骤如下：1一种基于非极大值抑制的高精度检测用计算全息图编码方法，其特征在于包含以下步骤：1)光学设计、计算得到构成目标计算全息图形的连续函数；2)将计算全息图形数字化为数字曲线，根据最终所需精度调整数字化步长l，数字化步长l按公式(1)选取；式中δencoding为编码误差；3)对数字化得到数字曲线上的数据点进行非极大值抑制处理完成特征点探测，将特征点用线段相连接完成数字曲线的近似；该过程中曲率值不为局部极大值点的点被筛除，极大值点被保留为特征点；非极大值抑制的策略为先计算当前点的支持域，再根据其支持域，采取特定局部曲率特性判定算法判定是否为极大值点，将极大值点保存为特征点；本步可多次迭代执行以增加数据压缩效率，具体的非极大值抑制算法为Teh-Chin算法；4)将得到特征点坐标按照标准加工文件格式记录。本专利技术提出的编码方法具有生成文件数据量小，通用性强，支撑算法成熟的优势，可方便用于利用常规直写设备加工的计算全息图形的编码，有望广泛应用于高精度检测用计算全息的设计。附图说明图1为对相位函数采用50％占空比编码的示意图。(a)图将相位函数按mπ的相位等高线进行二值化；(b)图为编码处理后得到的对应的全息图形。图2为利用本专利技术方法对连续全息条纹编码的流程图。图3为具体实施方法中具体案例的光路设计图。图4为具体实施方法中具体案例的编码后计算全息版图。图5为具体实施方法中具体案例的实验效果图。具体实施方式以一块自校准反射式计算全息板为例说明该方法具体步骤。1利用商业光学软件对全息图的3级衍射波前的相位调制函数进行拟合，使其满足设计要求，全息板自校准光路图如图3所示，干涉仪发出的发散光束被计算全息板反射后原路返回。将拟合得到的波前相位差参数导出，根据参数计算全息条纹；2采用步长l＝80nm对全息条纹进行精密数字化，并将采得数据临时存储；利用基于局部曲率极值判断的非极大值抑制方法进一步进行数据筛选，保留局部曲率极大值数据点，本例中采用的局部曲率极大值筛选具体算法为Teh-Chin算法(δsuppress<l)；3采用CIF格式的加工文件，生成计算全息编码文件120MB。加工图形如图4所示，中心区域为全息功能区，四周标记为加工误差辅助检测标记，最小条纹周期20μm。4本例最终实验效果如图5所示，结果表明，该方法能指导高精度检测用计算全息的编码。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于非极大值抑制的高精度检测用计算全息图编码方法，其特征在于包含以下步骤：1)光学设计、计算得到构成目标计算全息图形的连续函数；2)将计算全息图形数字化为数字曲线，根据最终所需精度调整数字化步长l，数字化步长l按公式(1)选取；

【技术特征摘要】
1.一种基于非极大值抑制的高精度检测用计算全息图编码方法，其特征在于包含以下步骤：1)光学设计、计算得到构成目标计算全息图形的连续函数；2)将计算全息图形数字化为数字曲线，根据最终所需精度调整数字化步长l，数字化步长l按公式(1)选取；式中δencoding为编码误差；3)对数字化得到数字曲线上的数...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖锡晟，于清华，孙胜利，
申请(专利权)人：中国科学院上海技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31