[发明专利]一种低质量数字全息图像的重建方法及系统

说明书

本发明公开了一种低质量数字全息图像的重建方法及系统，所述方法包括：计算原始图像的初始重建图像的原始频谱；以连续梯度阈值收敛为原则，迭代计算原始频谱水平和垂直方向的梯度增长因子；基于迭代计算得到梯度增长因子，从水平和垂直两方向同时计算预测谱；基于初始重建图像的原始频谱和预测谱，计算全息图像的重建谱；响应于重建谱收敛，利用傅里叶逆变换处理全息图像的重建谱，得到全息图像的重建图像。本发明能够对低质量重建数字全息图像进行重建，得到的数字全息图像具有全面的细节信息，重建后的数字全息图像能够提升观察者的视觉效果。

技术领域

本发明涉及一种低质量数字全息图像的重建方法及系统，属于图像处理技术领域。

背景技术

数字全息已经研究了多年，主要用于测量形状或可见光光谱下的显微成像。数字全息术在这类应用中受到青睐，因为所观察到的物体通常非常小，而且激光的波长很短，足以满足采样理论。一些研究人员使用10.6-纵峰m激光实现了人体大小的数字全息观测与红外热成像仪。

近年来，一些研究者对如何利用可见光光谱对大型天体进行全面观测进行了研究，并取得了一定的进展。例如，一种可调放大方法在632.8nm激光下观察直径为60mm的大硬币：将硬币放置在距离电荷耦合装置(CCD)1.5米处，以达到衍射极限，最终得到大硬币的完整重构。

通常，当应用数字全息成像到大的物体(即其中对象维度远大于照明激光的波长)，特别是对于反射物体，采样理论和激光的散斑噪声会影响重建图像的质量。如前所述，物体与CCD之间的距离大到足以满足采样理论。假设当物体较大，CCD和对象之间的距离较小，整个实验是在衍射极限下进行，许多更高频率的对象信息将丢失，重建图像的质量不好。此外，当反射物体被球面波照射时，由于漫反射的作用，重建的图像会包含大量的散斑噪声。如果待观测的表面有很多细节的物体，斑点噪声会对观测质量产生负面影响。

如何消除散斑噪声是许多研究者关注的焦点。现有技术中包括：一种选择合适的孔径函数来降低散斑噪声的方法，该方法首先匹配全息图的孔径大小和记录参数，然后对重建图像进行反卷积；包括一种利用连续旋转照明光源产生的多个全息图来降低散斑噪声的方法，还包括一种利用圆偏振照明光束和旋转线性偏振参考光束获得多个全息图，并降低散斑噪声的方法。

由于光学透镜和激光的计算复杂、机械操作繁琐，这些降低噪声的方法复杂且无法有效提高重建图像的质量，使用现有的降低噪声的方法不能对低质量重建数字全息图像进行重建，无法全面获得数字全息图像的细节信息。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种低质量数字全息图像的重建方法及系统，对低质量重建数字全息图像进行重建，得到的数字全息图像具有全面的细节信息。为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

第一方面，本发明提供了一种低质量数字全息图像的重建方法，所述方法包括如下步骤：

获取原始图像的初始重建图像的原始频谱；

以连续梯度阈值收敛为原则，迭代计算原始频谱水平和垂直方向的梯度增长因子；

基于迭代计算得到梯度增长因子，从水平和垂直两方向同时计算预测谱；

基于初始重建图像的原始频谱和预测谱，计算全息图像的重建谱；

响应于重建谱收敛，利用傅里叶逆变换处理全息图像的重建谱，得到全息图像的重建图像。

结合第一方面，优选地，若全息图像的重建谱不收敛，则重新初始化迭代参数并返回迭代计算原始频谱水平和垂直方向的梯度增长因子的步骤。