基于编码衍射成像的鲁棒相位恢复算法研究

作     者：史姗姗 

作者单位：燕山大学 

学位级别：硕士

导师姓名：司菁菁;卢云山

授予年度：2021年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

主      题：相位恢复 编码衍射图案 块匹配滤波 双树复数小波 图像自相似性 

摘      要：相位恢复是指仅利用傅立叶变换或者其它线性变换的幅值信息恢复原始信号。在编码衍射系统中得到的测量值只有幅值信息,所以在编码衍射成像系统下需要相位恢复技术。利用幅值信息求解相位信息可以对应多个解,所以该问题具有不适定性。该文的算法都是在编码衍射系统下进行的,主要利用较少的编码衍射图案实现较好的图像恢复效果,且有良好的鲁棒性。研究工作内容如下:首先,随机截断WF（Wirtinger Flow,WF）相位恢复算法在截断WF算法的基础上考虑图像的随机噪声模型,为观测向量建立模型。针对它们在有噪声的情况下恢复效果不理想的问题,该文引入块匹配滤波方法,设计了基于随机截断WF和块匹配滤波的相位恢复算法,实验结果表明,该算法在有高斯噪声污染的情况仍可以有较高的恢复质量,有较强的鲁棒性。其次,利用频率子空间振幅流的相位恢复模型恢复图像,采用样本的部分频率截断估计初始值,再进行振幅梯度迭代,但是恢复的图像会丢失图像的部分纹理和细节信息。该文把双树复数小波变换的良好的平移不变性和较好的方向选择性融合到频率子空间振幅流的相位恢复模型中,构建了结合频率子空间振幅流与稀疏变换的相位恢复算法。实验结果表明,该算法在只利用一个编码衍射图案时仍可以达到较好的恢复效果。最后,交替投影的相位恢复算法需要较多的迭代次数,该文利用交替投影方法和基于正则项的相位恢复模型,将图像自相似性重建结果作为图像的相位恢复的先验知识,设计了基于图像自相似性和交替投影的相位恢复算法,实验结果表明,利用单个编码衍射图案该算法可以在较短的时间内实现较好的图像恢复效果,且有较强的鲁棒性。