[发明专利]一种基于全息图延拓的像差补偿方法及其实现装置

摘要

本发明涉及一种基于全息图延拓的像差补偿方法及其实现装置，包括步骤如下：(1)采集数据；(2)进行相位解调，提取其频谱的+1级信息，提取测试物体相位；(3)求取二值化图像掩膜，得到一个去除了测试物体部分条纹的全息图，即只包含背景区域的全息图；(4)使得只包含背景区域的全息图中空白区域不断延拓，将空白的测试物体区域填充满；迭代成功，得到一幅包含完整系统像差相位W(x，y)的全息图；(5)得到测试物体相位。可以有效地补偿系统的总像差，包括倾斜像差，球面像差以及其他低阶和高阶像差。整个补偿过程只需要单幅全息图，而无需实验系统设置参数，例如样品与CCD的精确距离等。

主权项

1.一种基于全息图延拓的像差补偿方法，用于对包含各种像差的全息图进行像差补偿，得出正确的测试物体相位，其特征在于，包括步骤如下：(1)采集数据，获得包含测试物体相位和系统像差的单幅全息图，即原始全息图；(2)对步骤(1)获得的单幅全息图强度分布进行相位解调，通过基于傅里叶变换的相位解调方法，提取其频谱的+1级信息，并从+1级信息中提取测试物体相位，得到包含像差的原始测试物体相位，频谱的+1级信息指的是全息图的傅里叶频谱中对应物体实像信息的分量；(3)对步骤(2)求得的测试物体相位，使用角点检测算法，区分测试物体区域与背景区域，并将测试物体区域赋值为0，背景区域赋值为1，得到一个二值化图像掩膜，用二值化图像掩膜与步骤(1)采集得到的原始全息图相乘，得到一个去除了测试物体部分条纹的全息图，即只包含背景区域的全息图；(4)对步骤(3)求得的只包含背景区域的全息图迭代地使用基于傅里叶变换的全息图延拓算法，即对其进行傅里叶变换得到其频谱，仅保留其中的+1级分量，进行逆傅里叶变换；不断重复该过程直到满足迭代停止条件，使得只包含背景区域的全息图中空白区域不断延拓，将空白的测试物体区域即步骤(3)去除的测试物体部分填充满；当延拓成功时，条纹填充整个空白的测试物体区域；延拓后全息图的背景区域的相位与原始全息图之间的偏差，即这两者之差的均方根RMS以及峰谷差值PV，作为迭代的评估标准；PV和RMS随着迭代而减小，当PV与前一次迭代得到的PV的变化小于0.01λ，且RMS与前一次迭代得到的RMS的变化小于0.01λ时，迭代成功，得到一幅包含完整系统像差相位W(x，y)的全息图；否则，迭代继续，直到满足迭代成功条件，λ是系统光源的工作波长；(5)步骤(2)得到的包含像差的原始测试物体相位包括测试物体相位和像差相位，采用包含像差的原始测试物体相位减去步骤(4)得到的像差相位，得到测试物体相位。