【摘 要】
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单色相干光场可以通过强度和相位组成的二维函数简单刻画,其中,相位包含物体的深度和折射率等信息,相比强度更为重要。但是相位无法通过人眼或现有图像采集设备捕捉。相位恢复技术的核心是通过已知的强度信息重建未知的相位分布。强度传输方程和迭代法作为两种最经典的相位恢复算法,被广泛应用于各种信息光学领域之中。但是两种算法都存在各自的局限性,例如,强度传输方程法存在轴向移动机械误差、强度微分近似误差等问题;迭代
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单色相干光场可以通过强度和相位组成的二维函数简单刻画,其中,相位包含物体的深度和折射率等信息,相比强度更为重要。但是相位无法通过人眼或现有图像采集设备捕捉。相位恢复技术的核心是通过已知的强度信息重建未知的相位分布。强度传输方程和迭代法作为两种最经典的相位恢复算法,被广泛应用于各种信息光学领域之中。但是两种算法都存在各自的局限性,例如,强度传输方程法存在轴向移动机械误差、强度微分近似误差等问题;迭代法存在不适定性、收敛停滞、局部极小值、约束条件松弛等问题。且不同的相位恢复算法还会受到应用场景范围的限制,例如,强度传输方程法在处理不连续相位问题时往往会产生重建模糊,传统单平面迭代算法无法适用于变参数的光学系统。这些因素都会直接影响最终相位重建的精度。本文针对上述提及的问题展开研究,主要的研究内容如下:（1）提出了基于高阶强度传输方程与多平面迭代融合的相位恢复算法:首先通过高阶强度传输方程恢复出一个初始相位结果,再使用多平面迭代优化进一步优化初始相位中的非线性误差,从而得到最终相位分布。该算法在避免强度微分近似误差的同时,提高了相位恢复的精度和噪声适应性。（2）提出了基于旋转柱透镜的变参数迭代相位恢复算法:首先通过改变柱透镜的旋转角参数来获取多张衍射的强度图像,再经过并行多平面迭代算法重建最终相位分布,该算法在保持轴向采样率不变的前提下,通过复合振幅约束的条件提高迭代的收敛速度,同时借助柱透镜光学系统的特性不仅简化了相位重构的算法设计,还有效解决了不连续相位重建模糊的问题。
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