稀疏亚波长结构相干衍射成像研究

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1、分类号学号M201172957学校代码10487密级硕士学位论文稀疏亚波长结构相干衍射成像研究学位申请人：唐自兴学科专业：物理电子学指导教师：陆培祥教授答辩日期：2014.01.21万方数据AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreefortheMasterofEngineeringSparseSub-wavelengthStructureCoherentDiffractionImagingCandidate:TangZiXingMajor:Physic

2、alElectronicsSupervisor:Prof.LuPeixiangHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJanurary,2014万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日

3、学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本不保密□。论(请在以上方框内打“√”)文属于学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日万方数据华中科技大学硕士学位论文摘要亚波长结构衍射成像是近年来的研究热点，由于亚波长结构在衍射传播的过程中丢失了部

4、分信息，传统成像方法不能对其成像。本文详细介绍了基于贪婪稀疏结构重构算法(GrEedySparsePhAseRetrieval，GESPAR)的一维稀疏亚波长结构相干衍射成像的研究。GESPAR算法是一种快速可靠的稀疏信号的相位重构算法。本文根据稀疏亚波长结构衍射的特点，对GESPAR算法进行了改进和优化，将这种算法运用于一维稀疏亚波长结构的相位重构，同时推导并验证了二维结构在已知序列条件下的牛顿算法优化方向。基于GESPAR算法的一维稀疏亚波长重构算法与传统的重构算法比较，减少了重构所需要的信息同时拓宽了适用范围。首先，介绍了稀疏亚波长

5、结构在介质中的衍射传播特性，同时介绍了几种常见稀疏亚波长结构的衍射重构算法，并对这几种方法的优点和各自缺点做了简要的分析。其次，详细介绍了GESPAR算法的核心思想以及算法的步骤，同时在此基础上推导了二维结构相位重构牛顿算法的优化方向，并在已知稀疏信号的分布序列的约束条件下对二维信号进行重构。最后，将GESPAR进行改进运用于一维稀疏亚波长结构的相位重构，推导一维稀疏亚波长结构在已知稀疏信号分布序列条件下的牛顿算法优化方向，并利用推导得出的稀疏亚波长结构的自相关特性对两元素优化(2-optimization,2-opt)算法的选择范围进行

6、补偿和约束，然后对重构出来的信号进行再次约束和优化得到全局解，并且给出了不同的波长对同样大小亚波长结构作用以及不同的稀疏度条件下该算法重构为全局解的概率。关键词：稀疏亚波长结构相干衍射成像相位重构牛顿算法两元素优化算法I万方数据华中科技大学硕士学位论文AbstractSub-wavelengthstructurecoherentdiffractiveimagingisahotresearchtopicinrecentyears.Traditionalimagingsystemcannotimagingsub-wavelengthstruc

7、tureforthelossofinformation.Theone-dimensionalsparsesub-wavelengthstructurecoherentdiffractiveimagingbasedontheimprovedgreedysparsephaseretrieval(GESPAR)algorithmisdiscussedindetailinthisthesis.GESPARalgorithmisanexcellentandreliablealgorithmforsparsestructurephaseretriev

8、al.TheGESPARalgorithmhasbeenimprovedandoptimizedbasedontheprincipleofthediffractionofthesparsesu