红外与激光工程
2020, 49(10): 20200017
安徽大学 计算智能与信号处理教育部重点实验室, 安徽 合肥 230039
光强传输方程作为典型的相位恢复技术, 在已知待测面光强分布与光强轴向微分时, 可以通过求解该方程直接得到待测面的相位分布。强度微分可以通过采集沿传播方向的不同散焦面的光强信息以计算强度差分来估计, 由此, 散焦面的适当选择变得尤为重要。将光强传输方程与图像插值法相结合, 在几何光学模型下描述采集的散焦面光强分布与聚焦面光强分布之间的关系, 再利用图像插值法计算出模糊参数不同的散焦面的光强分布, 由新得到的散焦图和采集的聚焦图代入光强传输方程以计算出相位。该方法只需要采集三幅强度图像, 即可计算获得其他位置的强度图像, 避免了采集设备的多次移动, 也为某些特殊情况下无法获取适合位置的强度图像提供了一种解决途径。实验中搭建了一个实际的光强图像获取系统, 所得结果验证了所提算法的有效性。
几何光学 相位恢复 光强传输方程 图像插值 光学处理 geometric optics phase retrieval transport of intensity equation image interpolation optical processing 红外与激光工程
2018, 47(10): 1026003
安徽大学 计算智能与信号处理教育部重点实验室, 安徽 合肥 230039
基于光强传输方程(TIE)的相位恢复技术, 可以通过测量一系列垂直于光轴分布的散焦强度图, 直接求解得到光场的相位信息。传统的基于TIE的强度图像采集系统在获得散焦图像时需要机械移动。通过在空间光调制器(SLM)上加载透镜相位图, 使其实现可编程透镜的功能, 任意改变此透镜的焦距值, 可以实现不同的散焦距离, 从而避免采集图像过程中CCD的移动。根据不同的算法理论, 设计了两种光强图像采集系统。由于日常生活中使用相机拍照时, 透镜的相位调制作用不可忽略, 使用SLM代替含透镜的光传播模型中透镜的作用, 设计了第一种实验装置。此外, 通过在4f系统的频率域位置放置SLM, 设计了第二种实验装置。真实实验的结果验证了这两种方法的有效性和正确性。
相位恢复 光强传输方程 空间光调制器 phase retrieval transport of intensity equation spatial light modulator 红外与激光工程
2018, 47(7): 0722003
1 安徽大学 电子信息工程学院 计算智能与信号处理教育部重点实验室, 合肥 230601
2 陆军炮兵防空兵学院 十一系, 合肥 230031
针对原有基于强度传输方程(TIE)的非干涉相位恢复技术只适用于单波长条件下近距离传播时相位求解的局限, 提出了一种双波长照明条件下的TIE算法.该算法在求解过程中考虑两个波长下相位间的相关约束, 并引入了合成波长的概念.同时, 考虑到TIE法在远距离传播时相位恢复精度较低的问题, 将其与角谱迭代算法结合, 提出了一种双波长混合迭代算法.实验结果表明, 双波长TIE算法相位恢复图的误差平均值降低到0.191 2; 在远距离传播时, 双波长混合迭代算法相位恢复图的误差平均值降低到0.220 2.表明所提算法可以在双波长照明下有效地恢复相位信息, 并且不受距离的限制.
相位恢复 强度传输方程 双波长 角谱迭代 合成波长 Phase retrieval Transport of Intensity Equation(TIE) Two wavelength Angular spectrum iterative Synthetic wavelength
安徽大学计算智能与信号处理教育部重点实验室, 安徽 合肥 230039
针对传统的基于光强传输方程（TIE）相位恢复方法中需要通过移动待测物体或者CCD以实现光强图像采集所造成的速度慢、精确度低等问题，提出了一种新的基于硅基液晶（LCOS）变焦透镜的相位恢复方法。首先，在LCOS上加载具有不同焦距的透镜相位分布图，使其实现变焦透镜的功能；然后通过本研究所设计的系统在同一成像平面上采集不同散焦距离的光强图像；最后求解TIE从而得到相位信息。该方法只需要改变LCOS上所加载的相位分布图即可形成不同的散焦图像，避免了传统方法中机械移动所造成的误差。模拟与实验结果均验证了所提方法的正确性和有效性。
测量 相位恢复 光强传输方程 硅基液晶 变焦透镜
