[发明专利]基于TR-MUSIC算法的光学扫描全息轴向定位方法

权利要求书

1.基于TR-MUSIC算法的光学扫描全息轴向定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将激光采用第一偏振分束器分成两束，之后一束光依次通过第一光瞳和第一凸透镜后投射至第二偏振分束器，第二束光依次通过第二光瞳和第二凸透镜后投射至第二偏振分束器，第二偏振分束器将投射来的两束光聚光干涉形成菲涅尔波带板；

步骤2、首先采用步骤1中获得的菲涅尔波带板对物体进行扫描，然后利用光电探测器接受扫描后的透射光，经过解调后得到物体的由多个单层物体切片全息图组成的多层物体切片全息图，最后将所有全息图采用傅里叶变换后得到矩阵K；

步骤3、通过步骤2中K矩阵得到物体的多层切片对应的时间反演矩阵，并求得其特征值和特征向量，从而将全息图分解为信号子空间和噪声子空间；

步骤4、首先，利用有限元法将物体沿轴向等间距离散化；然后，对单层物体切片进行离散化处理，并将单层物体切片的各个单元作为测试目标，以求得各个单元作为测试目标时的全息图；最后，利用物体全息图噪声子空间与信号子空间的正交性得到所有单层物体切片的成像伪谱，并将所有单层物体切片的成像伪谱求和即得表征物体轴向位置的参量。

2.根据权利要求1所述基于TR-MUSIC算法的光学扫描全息轴向定位方法，其特征在于，步骤1中第一光瞳的函数为矩形1函数，第二光瞳的函数为狄拉克δ函数。

3.根据权利要求2所述基于TR-MUSIC算法的光学扫描全息轴向定位方法，其特征在于，步骤1中激光的光学传递函数如下：

将p₁(x,y)＝1和p₂(x,y)＝δ(x,y)代入式(1)中，则式(1)表示为下式：

则式(2)相应的空间冲击响应为：

其中，j表示虚数单位*表示卷积运算，x'和y'分别表示横向和纵向的积分变量，x表示物体的横向坐标，y表示物体的纵向坐标，z表示扫描镜到待测物体轴向距离，表示传播光的波数，λ表示光波波长，f表示凸透镜的焦距，k_x和k_y表示x和y方向的频域坐标，p₁(x,y)和p₂(x,y)分别表示第一光瞳和第二光瞳函数。

4.根据权利要求3所述基于TR-MUSIC算法的光学扫描全息轴向定位方法，其特征在于，步骤2中物体的单层切片全息图的关系式如下：

其中，|Γ(x,y；z)|²表示物体的复振幅函数，z₀表示物体的轴向距离，h(x,y；z₀)表示扫描位置在z₀的点扩散函数，F和F^-1分别表示傅里叶变换和傅里叶反变换，*表示卷积运算。

5.根据权利要求4所述基于TR-MUSIC算法的光学扫描全息轴向定位方法，其特征在于，步骤2中物体的双层切片全息图采用傅里叶变换得到矩阵K的公式如下：

K＝F{H_c(x,y；z₁)+H_c(x,y；z₂)} (5)

其中，x表示物体的横向坐标，y表示物体的纵向坐标，z₁和z₂分别表示切片的轴向距离，H_c(x,y；z₁)和H_c(x,y；z₂)分别表示物体在z₁和z₂处的全息图。