一种去除振幅和相位混叠的复数域成像方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种去除振幅和相位混叠的复数域成像方法和系统，其中，该方法包括：构造波前解析函数；基于波前解析函数，获取满足克喇末

【技术实现步骤摘要】
一种去除振幅和相位混叠的复数域成像方法和系统


[0001]本专利技术涉及计算摄像学领域，尤其涉及一种去除振幅和相位混叠的复数域成像方法和系统。

技术介绍

[0002]光波(可见光)是波长为百纳米级别的电磁波，其振幅和相位是描述波动性的重要物理量。光波的振幅描述目标的反射率或透射率；相位表征光传播的延迟，揭示目标的本征固有结构。然而，现有的光电探测器无法直接采集光波的相位，这是因为光电转换的最高频率为～10^9Hz级别，难以测量频率范围在10^13～10^15Hz(红外～X光)的电磁波。因此，传统的成像方式仅获得了光强(振幅)信息，遗失了相位信息，无法对反射率或透射率变化较小的目标进行高对比度成像。
[0003]相较于传统强度成像仅获得实数域单维度信息，复数域成像同时获取光波的振幅和相位分布，在这两个维度实现对目标更为清晰地呈现。例如，荷兰科学家泽尼克(Frits Zernike)在1935年专利技术的相衬显微镜和葡萄牙科学家伽博(Dennis Gabor)在1971年专利技术的全息术，他们都基于光的干涉原理实现了复数域成像。然而此类基于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种去除振幅和相位混叠的复数域成像方法，其特征在于，包括以下步骤：S1,构造波前解析函数；S2,基于所述波前解析函数，获取满足克喇末
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克勒尼希解析关系的多个强度测量值；S3,根据所述多个强度测量值，利用克喇末
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克勒尼希关系恢复多个子孔径复数值；S4,对所述多个子孔径复数值进行频谱拼接，获得复数域波前的初值；S5,基于所述复数域波前的初值，联合神经网络和物理模型去除振幅相位混叠，以重建复数域图像。2.根据权利要求1所述的去除振幅和相位混叠的复数域成像方法，其特征在于，所述S1，包括：引入虚拟参考波函数r，扫描孔径的偏移S和位置(u,v)，选用对数形式的平方可积函数f表征波前复数值信号，所述虚拟参考波函数r满足复平面的上半平面解析处处可微。3.根据权利要求1所述的去除振幅和相位混叠的复数域成像方法，其特征在于，所述S2，包括：通过孔径扫描或改变光波入射方向以满足入射光与瞳孔函数的截止频率相切，未散射光强大于散射光强，并捕获不同子孔径所对应的强度测量值。4.根据权利要求1所述的去除振幅和相位混叠的复数域成像方法，其特征在于，所述S3，包括：由捕获的强度测量值和虚拟参考波得出所构造波前解析函数的实部，根据克喇末
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克勒尼希关系，利用希尔伯特变换得到波前解析函数的虚部，获得子孔径或不同入射方向的复数信号。5.根据权利要求1所述的去除振幅和相位混叠的复数域成像方法，其特征在于，所述S4，包括：不同的调制子孔径或光波入射方向获取到不同频谱信息的复数信号，利用合成孔径方式在频域对不同子孔径或入射方向的信号进行拼接，组合成完整的频谱信息，实现光场信号的建模。6.根据权利要求1所述的去除振幅和相位混叠的复数域成像方法，其特征在于，所述S5，包括：利用神经网络的非线性建模能力，从训练数据中学习复数域波前的振幅和相位的映射关系，解耦出振幅相位各自成分，去除混叠成分，将多个强度测量值和复数域波前的初值输入训练好的神经网络，提取并分离幅度和相位混叠成分后输出复数域重建结果。7.根据权利要求1所述的去除振幅和相位混叠的复数域成像方法，其特征在于，所述S1，还包括：构造波前解析函数f(ω)，ω满足如下公式：：构造波前解析函数f(ω)，ω满足如下公式：其中Re和Im分别表示波前函数f(ω)的实部和虚部，p.v.表示柯西主值。8.根据权利要求1所述的去除振幅和相位混叠的复数域成像方法，其特征在于，所述方法，还包括：
令样本平面、频域平面和成像平面的坐标分别为(x
′
,y
′
)，(u,v)和(x,y)，复数样本为频谱为S(u,v),则第i次调制所对应的强度测量值I
i
表示为：其中，表示逆傅里叶变换，(u<...

【专利技术属性】
技术研发人员：边丽蘅，常旭阳，张军，赵日发，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：