本技术介绍了一种创新的离轴数字全息图重建方法,旨在实现最佳分数阶估计。该方法通过以下步骤实现:首先,启动离轴数字全息光路系统以获取待处理的离轴全息图;其次,对全息图执行分数阶傅里叶变换,以获取变换后的图像数据;最后,通过优化算法确定最佳的分数阶参数,实现图像的高质量重建。
背景技术
数字全息是一种利用数字图像传感器对样本信息进行数字记录和重建的干涉成像技术,具有全视场、无损伤、高精度、数字聚焦、可同时获得定量强度像和相位像等独特的优点。数字全息已被广泛用于活细胞定量成像、微观颗粒跟踪、MEMS检测等领域。根据物体光束和参考光束之间的倾斜角度,数字全息可分为同轴、离轴和微离轴数字全息。离轴数字全息重建通常涉及空间-频谱滤波过程。在离轴全息图的傅立叶频谱域中,正一阶频谱和负一阶频谱都携带着物体的空间频率,其中心与零阶频谱的中心分离。通过对正一阶频谱和负一阶频谱中的任一频谱进行滤波截取,可实现离轴全息图的重建成像。
虽然傅里叶谱域滤波在离轴数字全息再现中得到了广泛的应用,但仍存在一些不足。噪声项和信号项都占据傅立叶变换域中的某个频带。对于信号项滤波,如果滤波窗不能完全覆盖目标频带,则重建成像的分辨率必然会降低。另一方面,如果滤波窗口取得太大,使滤波窗口扩展到零阶谱的频带区域,则重建图像中会出现条带噪声。
分数傅里叶变换是傅里叶变换的一种推广形式,它能够描述信号在时频平面上从时域到频域的任意中间状态。通常的傅里叶变换可以视作是对信号进行90度旋转,将时域完全变换到频域,而分数傅里叶变换则是对信号进行任意角度的旋转,介于时域和频域之间的状态被称为“分数阶域”。在成像领域,分数傅里叶变换已用于同轴数字全息。利用分数傅里叶变换和迭代相位恢复算法,可以在相干衍射成像系统中实现高质量的定量相位成像。分数傅立叶变换中的分数阶是一个非常重要的参数,直接影响数字全息的重建质量,然而目前针对分数阶的研究较少。因此,需要设计一种能够效率好、准确性高的估计分数傅里叶变换离轴数字全息重建的最佳分数阶的方法。
实现思路