基于多强度图像相位恢复的光场重构理论研究

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1、硕士学位论文基于多强度图像相位恢复的光场重构理论研究THEACCURATERECONSTRUCTIONOFLIGHTFIELDBASEDONMULTIPLE-INTENSITYIMAGEPHASERETRIEVAL郭澄哈尔滨工业大学2016年6月国内图书分类号：TH741.8学校代码：10213国际图书分类号：681.7密级：公开工程硕士学位论文基于多强度图像相位恢复的光场重构理论研究硕士研究生：郭澄导师：刘正君教授申请学位：工程硕士学科：仪器仪表工程所在单位：自动化测试与控制系答辩日期：2016年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学C

2、lassifiedIndex:TH741.8U.D.C:681.7DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringTHEACCURATERECONSTRUCTIONOFLIGHTFIELDBASEDONMULTIPLE-INTENSITYIMAGEPHASERETRIEVALCandidate:GuoChengSupervisor:Prof.LiuZhengjunAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:Instrumentan

3、dMeterEngineeringAffiliation:DepartmentofAutomaticMeasurementandControlDateofOralExamination:June,2016University:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要相位恢复技术的实质是通过容易测量的强度信息重建目标光场的复振幅函数，它既可由全息的方式也能通过迭代衍射计算的方式得以实现。但是，因不需要参考光的介入且实验装置更为简单，基于迭代衍射计算的相位恢复算法受到了越来越多的关注。随着

4、对其研究的愈加深入，诸如GS算法、HIO算法等经典相位恢复算法的弱收敛性和测量局限性也愈发明显，为此，多强度图像相位恢复算法以衍射传输多样性为切入点，通过多幅图像的衍射迭代计算从而改善了经典相位恢复算法的收敛速度和恢复精度。在多强度图像相位恢复算法中，诸如PIE算法这类径向多强度相位恢复算法的收敛条件、收敛性能以及算法应用装置都已经被国内外众多学者陆续讨论研究。相反，轴向多强度相位恢复算法的收敛条件、恢复性能还没有被完整论述，因此，本文的目的是对轴向多强度图像相位恢复算法建立一套更完备的基本理论，其主要内容如下：首先，通过对国内外的

5、经典相位恢复算法的综述分析，归纳总结基于衍射计算的相位恢复算法的基本理论模型，从而分析多强度图像相位恢复算法的形成机理：每一个图像对应一个计算单元，多强度图像相位恢复算法就是建立不同的连接机制将每一个计算单元结合在一起。其次，相位恢复算法可用于成像领域，且多体现在振幅恢复层面，因此，本文立足于振幅重构，从衍射传输计算、初始值估计以及支撑区域等方面详细讨论了多强度图像相位恢复算法的收敛条件。至于相位信息重构，本文着眼于连续型和离散型两种相位类型，讨论比较APR算法与其余轴向多强度图像相位恢复算法的收敛精度。最后，由于轴向距离误差的存在

6、，多强度相位恢复算法的重构结果将受到影响，为此，本文定量地分析了轴向距离误差对于APR算法的影响，利用曲线拟合的方式计算出了均值误差分布下的轴向距离误差分布函数，并设计误差评价函数从而完成了相应算法的修正。关键词：相位恢复；多图像光场重构；衍射计算；收敛条件-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractPhaseretrievaltechniqueisregardedasatooltouseintensityimagestoreconstructthecomplexamplitudeofsample,whichconsisit

7、ofholographyanditerativephaseretrieval.Withinmorepreciseimplentmentationandnoreferencebeam,iteratvephaseretrievalispaidmoreandmoreattention.Theearlyiterativephaseretrieval,suchasGSalgorithmandHIOalgorithm,ishinderbyambiguityandslowconvergence.Forthispropose,multiple-im

8、agephaseretrievalisproposed,whichspeeduptheconvergencebydiffractiondiversityanditerativecomputation.Asformultiple-ima