DC-UMnet网络解全息欠采样包裹相位的方法

作     者：张晶晶 李建素 党长营 陈颢文 杨钊 

作者机构：中北大学机械工程学院 

出 版 物：《红外与激光工程》 (Infrared and Laser Engineering)

年 卷 期：2024年第10期

页      面：270-280页

核心收录：

学科分类：080901[工学-物理电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 0803[工学-光学工程] 

基　　金：山西省基础研究计划资助项目(20210302123047 202103021224199)~~ 

主　　题：数字全息 欠采样 DC-UMnet网络 相位解包裹 

摘      要：为了解决数字全息数值重构时，欠采样包裹相位的解包裹问题，提出了一种DC-UMnet网络解欠采样包裹相位的空间相位解包裹方法。DC-UMnet网络以U-net网络的解码器-编码器为框架，在编码部分融入Mobilenetv1的轻量级深度学习网络，以降低模型复杂程度、参数数量和运算成本；在解码部分提出了一种复杂的卷积模块-双通道模块(Dual-Channel Block)代替原来U-net网络中的3×3卷积，其在解码过程中更好地融合了特征，从而更好地解调欠采样包裹相位。同时使用SmoothL1Loss损失函数计算损失值，激活函数使用ReLU6，最后对欠采样模拟数据集进行了训练，并对实验获取的欠采样包裹相位图进行了实验验证。仿真结果表明，通过大量的模拟测试，验证了相比于DCT方法和U-net网络，DC-UMnet网络的结构性相似指数值分别提高了约4.38倍和0.77倍，在添加噪声后测试结果表明，DC-UMnet网络的结构性相似指数值分别提高了约4.68倍和0.86倍，适合应用到需要准确地进行欠采样相位解包裹中去；以欠采样微孔为对象的实验结果表明，文中方法获得微孔纵向尺寸的准确率为91.2%，验证了文中提出网络模型的可行性。该研究满足了欠采样包裹相位高质量解包裹的要求，为解决欠采样条件下的相位解包裹问题提供了新的思路方法。