[发明专利]一种基于连通域的光学扫描全息的自聚焦和重建方法

说明书

本发明提出了一种基于连通域的光学扫描全息的自聚焦和重建方法，属于光学扫描全息技术与图像重建领域，主要解决了光学扫描全息中的全息重建的问题。本发明利用连通域的方法，对全息图做图像标记并获取图像区域面积，通过面积变化规律实现全息图的自聚焦和重建。本发明有效地实现了光学扫描全息中的全息重建，这种图像重建的方法适用于各个领域。

技术领域

本发明属于光学扫描全息领域与图像重建领域，具体来说，涉及一种基于连通域的光学扫描全息的自聚焦和重建方法。

背景技术

光学扫描全息技术，简称OSH，它利用逐点扫描的方法将三维物体以二维数字图像形式存储，相较于一般的数字全息技术，其通过逐点扫描，因此其分辨率不受数字设备的限制，同时，其获得的全息图没有干涉引起的斑点噪声。自该技术提出以来，已在多个领域得到了应用，比如：扫描全息显微镜、3D图像识别以及3D光学遥感等领域。

全息图的重建一直是全息领域的一个研究热点，到目前为止，已经做了很多相关工作。在全息重建的过程中，首先，需要找到重建的距离，因此有了很多有关自聚焦的方法提出，比如：最小熵、结构张量、边缘检测数等技术；然后，就需要找到一个好的重建算法，能够在重建的时候具有较小的离焦噪声。

文献“Extended focused imaging and depth map reconstruction in opticalscanning holography”利用每个像素在邻域上的最小熵来构建深度图，从而实现对各个像素的自聚焦，但其中由于邻域的大小设置会造成自聚焦的位置不准确，从而引起重建的图像出现锯齿现象。

文献“Enhanced Autofocusing in Optical Scanning Holography Based onHologram Decomposition”利用图像分割的方法增强最小熵法的自聚焦精度，并利用图像分割的方法消除全息重建过程中的离焦噪声，但其对于像个较近的物体，其存在图像不能分割的问题。

根据以上叙述，光学扫描全息技术中的自聚焦和重建依然存在很多问题，本发明针对以上问题提出了一种基于连通域的光学扫描全息的自聚焦和重建方法。

发明内容

本发明的目的在于实现光学扫描全息下的自聚焦和重建，提出一种基于连通域的光学扫描全息的自聚焦和重建方法，该方法利用连通域标记全息图的不同连通区域，通过确定连通区域的最小面积，找到连通区域的聚焦位置，并通过连通域做图像分割实现全息图的无噪重建。

本发明为达到发明目的所采用的方法是：

一种基于连通域的光学扫描全息的自聚焦和重建方法，包括以下步骤：

步骤1.频率为ω₀的光束通过第一光瞳和第一凸透镜后形成平面波，频率为ω₀+Ω的光束通过第二光瞳和第二凸透镜后形成球面波；然后，两束光波经过分束器，并干涉形成菲涅尔波带板，又经X-Y扫描振镜反射后，对物体进行扫描；最后，由光电转换器接收并转换为电信号，从而获得全息图；

步骤2.利用全息重建技术在各个重建距离下重建全息图，利用连通域的方法对重建全息图的不同区域实现标记，并计算各个区域的面积，面积最小的位置即为自聚焦的位置；

步骤3.通过获取的自聚焦位置对全息图重建，并利用连通域的方法分割图像获取重建图像。

进一步的，步骤1获得全息图的具体过程如下：

步骤1-1.两束频率为ω₀和ω₀+Ω的光束分别经过第一光瞳p₁(x,y)、第一凸透镜L₁和第二光瞳p₂(x,y)、第二凸透镜L₂，其中p₁(x,y)＝1，p₂(x,y)＝δ(x,y)；