远距离数字离轴全息中基于图像指标优化的相位误差校正方法.pdf

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1、杨旭等:远距离数字离轴全息中基于图像指标优化的相位误差校正方法96《激光杂志》2017年第38卷第4期LASEＲJOUＲNAL(Vol.38，No.4，2017)远距离数字离轴全息中基于图像指标优化的相位误差校正方法杨旭，陈波，李小阳，孙天齐(华北理工大学电气工程学院，河北唐山063009)摘要:针对远距离数字离轴全息中的相位误差，实验研究了基于SPGD算法的多帧平均校正方法。建立了数字离轴全息实验装置，首先采用扫描法校正离焦相位误差，然后采用SPGD算法校正每帧的高阶相位误差;在此基础上，先采用目标图像相关法确定并粗校正帧与帧之间的倾斜相位误差，然后采用SP

2、GD算法进一步校正帧间的倾斜和高阶相位误差。实验结果表明，本文提出的方法能够有效校正远距离数字离轴全息相位误差;与目前的校正方法相比，该方法校正速度更快、精度更高，更适合于对运动目标成像。关键词:全息;相位校正;SPGD算法;多帧平均中图分类号:TN26文献标识码:ADOI编码:10.14016/j．cnki．jgzz.2017.04.096PhaseErrorCorrectionBasedonImageMetricOptimizationforLongDistanceDigitalOff－axisHolographyYANGXu，CHENBo，LIXiao－

3、yang，SUNTian－qi(SchoolofElectricalEngineering，NorthChinaUniversityofScienceandTechnology，TangshanHebei063009，China)Abstract:Forphaseerrorinlongdistancedigitaloff－axisholography，amulti－frameaveragingcorrectionmethodbasedonSPGDalgorithmisstudiedexperimentally．Adigitaloff－axisholograph

4、yexperimentaldeviceissetup．First，thescanningmethodisusedtocorrectthedefocuserror．Andthen，theSPGDalgorithmisusedtocorrectthehighor-derphaseerrorofeachframe．Onthesebases，thetargetimagecorrelationmethodisusedtodetermineandroughcor-rectthetip－tiltphaseerroramongtheframes．Andthen，theSPGD

5、algorithmisusedtofurthercorrectthetip－tiltandhighordersphaseerroramongtheframes．Theexperimentalresultsshowthatthemethodproposedinthispapercanef-fectivelycorrectthephaseerrorindigitaloff－axisholographyandcomparedwiththecurrentmethods，theproposedmethodisfasterandmoreaccurateandmoresui

6、tablefortheimagingofmovingtargets．Keywords:holography;phasecorrection;SPGDalgorithm;multi－frameaverage全息技术不仅可以记录物光的强度信息，还能够可以采用数字的方式对大气湍流等传输介质引起的［1］间接记录下物光的相位信息。数字全息术用CCD相位误差进行实时或离线校正，避免了昂贵、复杂的［2］［4－5］等光电器件记录全息图，然后利用数字信号处理方自适应光学系统，同时也为孔径综合提供了［6－8］法模拟光学衍射，实现了目标图像的数字重构。远距方便。离目标成像是数字全息

7、的主要应用之一，得到了国外针对远距离数字全息中由系统装配误差、大气湍［3－5］研究人员的重视。采用数字信号处理方法能方便流等因素引起的相位误差，目前主要采用基于目标图地从全息数据中提取出探测面上的物光复振幅，因此像指标优化的校正方法，即采用优化算法，以表达补偿相位的泽尼克(Zernike)模式系数为迭代变量，以目收稿日期:2016－12－13标图像的清晰度等指标值为目标，通过多次迭代使得基金项目:河北省高等学校科学研究项目(QN2014042);河北省自然科［4－5］学基金(F2013209149)目标值趋于最优，从而实现相位误差校正。在实作者简介:杨旭(19

8、90－)，男，硕士研究生，主要从事离轴