编码衍射成像系统中的测量值是幅值数据,丢失了含有大量信息的相位部分,从幅值数据中恢复原始信号就是相位恢复问题。在经典相位恢复算法中,必须用到多个编码衍射图案才能精确重构原始信号,但是在实际实验中多次重复测量编码衍射图案不易实现,如何仅用单个编码衍射图案精确重构原始信号的研究很有必要。该文对单个编码衍射图案的相位恢复方案进行研究,具体工作内容如下:首先,在基于幅度正则化近似消息传递算法(Approximate Message Passing for Amplitude Based Optimization,AMP.A)基础上,推导出适合编码衍射成像系统的相位恢复模型,并在该模型中引入去噪算子,提出适用单个编码衍射图案的基于去噪算子与AMP.A的相位恢复算法。该算法用去噪算子代替消息传递中的修正参数,以更精确的修正图像。实验表明,该算法能在高斯噪声污染的单个编码衍射图案条件下重构出高质量的图像。其次,针对凸优化相位恢复模型中需要给定初始估计并且不能在单编码衍射图案条件下有效重构图像的问题,该文将基于双树复数小波变换正则化融入到凸优化相位恢复模型中,提出基于凸优化与双树复数小波变换的相位恢复算法。该算法在凸优化过程中利用正则化算法对图像信号进行初始估计,可继承凸优化算法的精确性和正则化算法在解决单个编码衍射图案问题时的有效性。实验表明,该算法可由单个编码衍射图案快速且较为精确地重构出原始图像,并有较强的鲁棒性。最后,将图像自相似性引入相位恢复模型中,利用非局部贝叶斯估计建立图像自相似性约束,提出基于非局部贝叶斯与图像自相似性的相位恢复算法。进而利用图像去噪算子在解决图像反问题时可重建得到图像丢失信息的特性,提出基于非局部贝叶斯和去噪算子的相位恢复算法。实验表明,在单个编码衍射图案条件下,基于非局部贝叶斯估计与图像自相似性的相位恢复算法能重构得到高质量的图像,基于非局部贝叶斯和去噪算子的相位恢复算法以牺牲少量图像细节为代价极大地提高重构图像的视觉效果。