超快全息成像方法、系统、电子设备及存储介质技术方案

本申请实施例提供了超快全息成像方法、系统、电子设备及存储介质，通过对动态物的多个干涉图像进行编码处理得到编码图像；对编码图像进行压缩处理，得到动态物的压缩全息图；根据编码处理所对应的编码矩阵，对压缩全息图进行基于压缩感知方法的图像重构处理，得到全息图序列帧；对全息图序列帧进行相位重建，得到动态物的相位图像；光路简单，对光源无特定约束条件，成像帧数多，时间分辨率高，进而能够对超快的动态物场景进行全息成像处理。超快的动态物场景进行全息成像处理。超快的动态物场景进行全息成像处理。

【技术实现步骤摘要】
超快全息成像方法、系统、电子设备及存储介质


[0001]本申请实施例涉及但不限于通信
，尤其涉及超快全息成像方法、系统、电子设备及存储介质。

技术介绍

[0002]全息成像技术是利用干涉和衍射原理来记录并再现物体真实的三维图像的技术。其中具有代表性的全息成像技术包括角分复用脉冲数字全息术、时间分辨偏振全息显微成像术、啁啾脉冲数字全息术、高速数字离轴全息术等。角分复用脉冲数字全息术使用多个相对于目标波具有不同延迟时间和角度的参考波来记录超快波前序列，利用记录全息图的相应参考波重建不同时刻的物体波前，光学装置复杂，且记录的全息图数目也是有限的。时间分辨偏振全息显微成像术可以用于研究超快激光诱导的偏振敏感透明材料的超快现象，但系统非常复杂，该方法在一次测量中只能记录超快过程中两个不同时刻的偏振图像。啁啾脉冲数字全息术利用多个超短物体脉冲和一个啁啾基准脉冲来记录超快现象序列，由于只使用一个参考脉冲记录全息图，光学设置比以前的设置相对简单，但只有当参考脉冲在每个目标脉冲的脉宽范围内被视为准单色波时，才可以从记录的全息图中分别重建不同时刻的物光波前。高速数字离轴全息术是在把数字全息系统的记录相机替换为高速相机，虽然光路装置简单，但高速相机价格昂贵，成像速度比较慢。

技术实现思路

[0003]以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
[0004]本申请实施例提供了超快全息成像方法、系统、电子设备及存储介质，能够对超快的动态物场景进行全息成像处理。
[0005]第一方面，本申请实施例提供了一种超快全息成像方法，包括：
[0006]对动态物的多个干涉图像进行编码处理得到编码图像；
[0007]对所述编码图像进行压缩处理，得到动态物的压缩全息图；
[0008]根据所述编码处理所对应的编码矩阵，对所述全息图进行图像重构处理，得到全息图序列帧，所述图像重构处理基于压缩感知方法；
[0009]对所述全息图序列帧进行相位重建，得到动态物的相位图像。
[0010]在某些实施例中，所述对动态物的多个干涉图像进行编码处理得到编码图像，包括：
[0011]使光源产生的光经过所述动态物，得到所述动态物的多个干涉图像；
[0012]将所述动态物的多个干涉图像经过加载有所述编码矩阵的掩码板进行编码处理，得到所述编码图像。
[0013]在某些实施例中，所述根据所述编码处理所对应的编码矩阵，对所述压缩全息图进行图像重构处理，得到全息图序列帧，包括：
[0014]根据所述压缩全息图、所述编码矩阵和所述编码图像，得到正向模型；
[0015]根据所述正向模型和所述全息图的稀疏性，计算优化模型以对所述压缩全息图进行图像重构处理，得到全息图序列帧。
[0016]在某些实施例中，所述正向模型通过以下式子表示：E＝TSCI；其中，E为所述压缩全息图，I为所述全息图，T为时间空间积分算子，C为编码矩阵。
[0017]在某些实施例中，所述优化模型通过以下式子表示：在某些实施例中，所述优化模型通过以下式子表示：其中，E为所述压缩全息图，m为所述压缩全息图的横坐标，n为所述压缩全息图的纵坐标，I为所述全息图序列帧，x为所述全息图序列帧中的全息图的横坐标，y为所述全息图序列帧中的全息图的纵坐标，t为所述全息图序列帧的时间，r为正则化参数，Φ为正则化矩阵。
[0018]在某些实施例中，所述对所述全息图进行相位重建，得到动态物的相位图像，包括：
[0019]对所述全息图进行傅里叶变换，得到所述全息图的频谱分布；
[0020]根据所述频谱分布，将物光从全息图平面传播至动态物所在的物平面，得到所述全息图的空间分布；
[0021]对所述空间分布进行相位提取处理得到包裹相位，对所述包裹相位进行解包裹处理，得到展开相位；
[0022]对所述展开相位进行去相位畸变处理，得到所述动态物的相位图像。
[0023]在某些实施例中，所述相位提取处理通过以下式子表示：其中，为所述包裹相位，I
f
为空间分布。
[0024]第二方面，本申请实施例还提供了一种超快全息成像系统，所述全息成像装置包括光源、掩码板、图像拍摄装置和图像处理装置；所述光源产生的光先经过所述掩码板，再进入所述图像拍摄装置；
[0025]所述掩码板加载有编码矩阵；所述掩码板用于对动态物的多个干涉图像进行编码处理得到编码图像；
[0026]所述图像拍摄装置用于对所述编码图像进行压缩处理得到动态物的压缩全息图；
[0027]所述图像处理装置被配置为根据所述编码处理所对应的编码矩阵，对所述压缩全息图进行基于压缩感知方法的图像重构处理得到全息图序列帧，对所述全息图序列帧进行相位重建得到动态物的相位图像。
[0028]第三方面，本申请实施例还提供了一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的超快全息成像方法。
[0029]第四方面，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行如上所述的超快全息成像方法。
[0030]本申请实施例包括：对动态物的多个干涉图像进行编码处理得到编码图像；对编码图像进行压缩处理，得到动态物的压缩全息图；根据编码处理所对应的编码矩阵，对压缩全息图进行基于压缩感知方法的图像重构处理，得到全息图，图像重构处理基于压缩感知方法；对全息图进行相位重建，得到动态物的相位图像；光路简单，对光源无特定约束条件，
成像帧数多，时间分辨率高，进而能够对超快的动态物场景进行全息成像处理。
附图说明
[0031]附图用来提供对本申请技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。
[0032]图1是本申请实施例所提供的超快全息成像方法的步骤图；
[0033]图2是步骤S300的子步骤图；
[0034]图3是步骤S400的子步骤图；
[0035]图4是本申请实施例所提供的超快全息成像系统的结构示意图。
具体实施方式
[0036]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0037]需要说明的是，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。说明书、权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
[0038]本申请提供了超快全息成像方法、系统、电子设备及存储介质，其通过对动态物的多个干涉图像进行编码处理得到编码图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超快全息成像方法，包括：对动态物的多个干涉图像进行编码处理得到编码图像；对所述编码图像进行压缩处理，得到动态物的压缩全息图；根据所述编码处理所对应的编码矩阵，对所述压缩全息图进行图像重构处理，得到全息图序列帧，所述图像重构处理基于压缩感知方法；对所述全息图序列帧进行相位重建，得到动态物的相位图像。2.根据权利要求1所述的超快全息成像方法，其特征在于，所述对动态物的多个干涉图像进行编码处理得到编码图像，包括：使光源产生的光经过所述动态物，得到所述动态物的多个干涉图像；将所述动态物的多个干涉图像经过加载有所述编码矩阵的掩码板进行编码处理，得到所述编码图像。3.根据权利要求1所述的超快全息成像方法，其特征在于，所述根据所述编码处理所对应的编码矩阵，对所述压缩全息图进行图像重构处理，得到全息图序列帧，包括：根据所述压缩全息图、所述编码矩阵和所述编码图像，得到正向模型；根据所述正向模型和所述全息图的稀疏性，计算优化模型以对所述压缩全息图进行图像重构处理，得到全息图序列帧。4.根据权利要求3所述的超快全息成像方法，其特征在于，所述正向模型通过以下式子表示：E＝TSCI；其中，E为所述压缩全息图，I为所述全息图，T为时间空间积分算子，C为编码矩阵。5.根据权利要求3所述的全息成像方法，其特征在于，所述优化模型通过以下式子表示：其中，E为所述压缩全息图，m为所述压缩全息图的横坐标，n为所述压缩全息图的纵坐标，I为所述全息图序列帧，x为所述全息图序列帧中的全息图的横坐标，y为所述全息图序列帧中的全息图的纵坐标，t为所述全息图序列帧的时间，r为正则化参数，Φ为正则化矩阵。6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹晓江，丁毅，许彬，杜梓浩，刘馨悦，胡轶，孙瑞，孟垂松，黄克森，
申请(专利权)人：五邑大学，
类型：发明
国别省市：