【技术实现步骤摘要】
一种同轴数字全息自动聚焦方法及系统
本专利技术涉及数字全息成像领域，特别是涉及一种同轴数字全息自动聚焦方法及系统。
技术介绍
数字全息成像包括全息图记录和数值再现两个过程，其中，对于全息数值再现而言，如何获得准确的最佳重建距离对于重建质量至关重要。通常，全息成像自动聚焦方法基于一个判据函数，将该判据函数分别作用于不同重建距离的再现结果，判据值最大或最小位置所对应的重建距离即选定为最佳重建距离。因此，该聚焦判定函数即成为全息重建自动聚焦的关键。目前，已有多种全息成像聚焦判据函数被提出，包括图像的方差、梯度、自相关、傅里叶谱、信息熵、稀疏性等。然而，大多数聚焦判据仅针对特定类型的目标(相位目标或者强度目标)，且适用的光路结构为离轴全息或者相移同轴全息，这两种全息成像结构均能获得复振幅物光波，再现结果不受共轭像和零级像干扰。相比离轴全息或相移同轴全息结构，Gabor同轴全息结构具有结构紧凑、无透镜、空间带宽积利用率高、实时性好等优点，然而由于全息图采集时相位信息丢失，传统Gabor同轴全息再现像受到共轭像、零级像等干扰，极...
【技术保护点】
1.一种同轴数字全息自动聚焦方法，其特征在于，包括：/n获取包含样品的全息图数字矩阵和不包含样品的背景光数字矩阵；所述全息图数字矩阵与所述背景光数字矩阵为基于Gabor同轴全息结构采集得到；/n根据所述全息图数字矩阵和所述背景光数字矩阵计算标准化全息图和所述标准化全息图的幅值；/n获取自聚焦搜索范围；/n根据所述自聚焦搜索范围确定多个重建距离；/n对于每个重建距离，采用所述标准化全息图幅值进行全息重建，得到每个重建距离对应的全息重建图；/n获取每个全息重建图的重建目标函数值；/n将重建目标函数值最小的重建距离确定为物体的最佳聚焦位置。/n
【技术特征摘要】
1.一种同轴数字全息自动聚焦方法，其特征在于，包括：
获取包含样品的全息图数字矩阵和不包含样品的背景光数字矩阵；所述全息图数字矩阵与所述背景光数字矩阵为基于Gabor同轴全息结构采集得到；
根据所述全息图数字矩阵和所述背景光数字矩阵计算标准化全息图和所述标准化全息图的幅值；
获取自聚焦搜索范围；
根据所述自聚焦搜索范围确定多个重建距离；
对于每个重建距离，采用所述标准化全息图幅值进行全息重建，得到每个重建距离对应的全息重建图；
获取每个全息重建图的重建目标函数值；
将重建目标函数值最小的重建距离确定为物体的最佳聚焦位置。
2.根据权利要求1所述的同轴数字全息自动聚焦方法，其特征在于，所述根据所述自聚焦搜索范围确定多个重建距离，具体包括：
将所述自聚焦搜索范围进行n等分，得到n个重建距离。
3.根据权利要求1所述的同轴数字全息自动聚焦方法，其特征在于，所述对于每个重建距离，采用所述标准化全息图幅值进行全息重建，得到每个重建距离对应的全息重建图，具体包括：
初始化重建参数；所述重建参数包括物面背景μ、所述标准化全息图的相位分布W、物面上背景为0的样品复振幅分布X、迭代次数N和超参数τ；
根据所述重建参数，对函数求解，得到重建距离dk的优化解μN、WN和XN；其中，<·,·>表示内积计算，k表示当前迭代次数；Ps(·)表示基于物面约束的投影操作，SFTτ(·)表示复数域的软阈值函数，H为标准化全息图的幅值，⊙表示矩阵对应元素相乘，*表示卷积，T(-z)表示作用距离为-z的衍射传输点扩散函数，T(z)表示作用距离为z的衍射传输点扩散函数，m表示矩阵的行数，n表示矩阵的列数，L(X,W,μ)为重建目标函数；
根据重建距离dk的优化解μN、WN和XN得到重建距离dk对应的全息重建图。
4.根据权利要求3所述的同轴数字全息自动聚焦方法，其特征在于，所述获取每个全息重建图的重建目标函数值，具体包括：
利用公式获取每个全息重建图的重建目标函数值，其中，||·||1表示1范数，μN1表示每个元素均为μN的矩阵，矩阵大小与XN相同。
5.一种同...
【专利技术属性】
技术研发人员：李赜宇，严强，秦瑀，孔维鹏，李光彬，邹明芮，周逊，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：发明
国别省市：四川;51
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