[发明专利]一种基于频谱能量的数字全息图谐波探测与消除方法

摘要

本发明属于数字全息技术领域，公开了一种基于频谱能量的数字全息图谐波探测与消除方法，包括图像的傅里叶变换、谐波频谱的寻找、读取谐波频谱的坐标和复数值、计算谐波在水平竖直两个方向上的频率和干扰强度系数以及初相位、利用参数构建谐波分布、图像校正六个步骤完成有谐波干扰的图像的处理。本发明不需要设计滤波器，只利用零级傅里叶变换谱和谐波谱的能量关系即可；无需获得谐波对应频谱的范围；不会对原物光的信息有任何影响；不需要对频谱图进行逆傅里叶变换；利用能量关系获得谐波参数后，构建谐波强度分布，直接相减消掉谐波，计算简单。

主权项

1.一种基于频谱能量的数字全息图谐波探测与消除方法，其特征在于，所述基于频谱能量的数字全息图谐波探测与消除方法包括图像的傅里叶变换、谐波频谱的寻找、读取谐波频谱的坐标和复数值、计算谐波频谱在水平竖直两个方向上的频率和在水平竖直两个方向上的干扰强度系数以及初相位、利用参数构建谐波分布、图像校正六个步骤完成有谐波干扰的图像的处理；所述基于频谱能量的数字全息图谐波探测与消除方法具体包括以下步骤:第一步，图像的傅里叶变换：使用计算机内的快速二维傅里叶变换算法完成对图像的傅里叶变换；谐波在图像上是有一定偏置的正余弦周期性分布的函数，其傅里叶频谱函数值的模是三个对称分布的δ函数，其中一个在频谱面上的原点，另外两个关于原点对称分布；第二步，谐波频谱的寻找：由于δ函数是无限小的点，在频谱面上的谐波的频谱是三个很亮的点，零频的点在原点，另两个点对称分布在原点的两侧；先分析出只包含该亮点的大体区域，再用依次求最大值的算法寻找；第三步，读取谐波频谱的坐标和复数值：用寻找最大值的方法得到谐波的其中一个非零频谱的水平和竖直方向的频谱坐标，分别设为u1和v1；再读出对应该频谱坐标的频谱函数值，其实部和虚部分别设为Er和Ei，则该频谱的模为复数值的模E1＝|Er+jEi|，也就是该频谱的能量或强度；另一非零频谱坐标对称分布，频谱函数值相等，不用读取；同样，原点的频谱坐标为(0，0)，无需读取，但需要读取原点的频谱的函数值，这一函数值对应全息图的零级频谱，为正实数，设为E0；第四步，计算谐波在水平竖直两个方向上的频率和干扰强度系数：假设谐波频谱在频谱面上水平方向上的坐标为u1，在竖直方向上的频谱坐标为v1；求出水平方向的谐波频率和在竖直方向上的谐波频率fx和fy；假设谐波对应的非零频谱和全息图的零级频谱的函数值的模分别为E1和E0，则由这两个参数求得谐波的干扰强度系数m；假设谐波频谱对应函数值的实部和虚部分别设为E_r和E_i；求出谐波对应的初相位第五步，利用参数构建谐波分布：利用得到的水平方向的谐波频率和在竖直方向上的谐波频率和干扰强度系数以及初相位四个参数组建谐波的强度分布；第六步，图像校正：求出谐波的强度分布后，通过图像相减完全去掉强度图中的谐波成分，得到消除谐波影响后的干涉图。