相干衍射成像的数学唯一解问题研究

作     者：吴丽青 昌成成 陶华 何小亮 刘诚 朱健强 Wu Liqing;Chang Chengcheng;Tao Hua;He Xiaoliang;Liu Cheng;Zhu Jianqiang

作者机构：中国科学院上海光学精密机械研究所中国科学院高功率激光物理重点实验室上海201800 中国科学院中国工程物理研究院高功率激光物理联合实验室上海201800 中国科学院大学北京100049 

出 版 物：《中国激光》 (Chinese Journal of Lasers)

年 卷 期：2024年第51卷第19期

页      面：303-331页

核心收录：

学科分类：070207[理学-光学] 07[理学] 08[工学] 0803[工学-光学工程] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(61827816) 

主　　题：光计算 计算成像 相干衍射成像 相位恢复 唯一解 

摘      要：相干衍射成像(CDI)作为主流的无透镜计算成像迭代技术,一直被广泛地应用于生物成像、波前诊断、光学元件测量等领域。基于CDI和Ptychography技术,Ptychographic Iterative Engine(PIE)技术极大地提高了成像质量和收敛速度。随后,研究人员基于相干衍射成像技术发展了多模态相干调制成像、三维PIE技术、分束编码成像等技术,并将这些技术用于可见光、X射线、紫外光、太赫兹等波段的相位恢复和波前测量。长期以来的相干衍射成像技术缺乏明确的数学解析计算公式和定量的误差分析理论,极大地限制了其作为测量仪器在光学测量和计量等领域的发展和应用。为研究和解决相干衍射成像技术的数学唯一解问题,本课题组建立了一套完备的相干衍射成像系统的底层数学理论模型,计算了CDI、CMI、3PIE、多模态PIE及ePIE等算法的数学解析解,确定了成像中唯一解的条件,为相干衍射成像及其衍生技术的发展和应用奠定了数理基础。