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编码衍射图样的相位检索

光电子．激光 2015年第6期26卷 1194-1199页

作者：张芬沈川章权兵刘凯峰程鸿韦穗安徽大学计算智能与信号处理教育部重点实验室安徽合肥230039

经典的迭代相位检索方法具有抗噪性能差、不能收敛到全局最优解等缺点;而基于相位割(PC)的最优化相位检索技术通过精确的分离振幅和相位变量,将相位检索问题转化为二次约束的凸规划问题,理论上可以保证在相差全局相位因子条件下收敛到... 详细信息

经典的迭代相位检索方法具有抗噪性能差、不能收敛到全局最优解等缺点;而基于相位割(PC)的最优化相位检索技术通过精确的分离振幅和相位变量,将相位检索问题转化为二次约束的凸规划问题,理论上可以保证在相差全局相位因子条件下收敛到全局最优解。本文提出用更结构化和更"很少随机的"的三元与八元掩膜编码衍射图样(CDP),求解PC以获得丢失的相位。模拟实验首先测试一维复信号,分别比较不同掩膜重构的成功率。其次,比较它们对二维分子图像的重构结果。实验结果表明,本文方法可以获得比传统的基于二元掩膜的方法更好的重构结果。将恢复的相位分布加载到所搭建的基于Si基液晶(LCOS)的光学重构系统中,产生的CDP证明了所提方法的正确性。

关键词：相位检索提升相位割(PC) Si基液晶(LCOS) 编码衍射图样(CDP)

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自然光条件下成像的相位检索方法与系统设计

光电子．激光 2012年第7期23卷 1411-1417页

作者：程鸿张成韦穗汪伟安徽大学计算智能与信号处理教育部重点实验室安徽合肥230039 安徽省现代成像与显示技术重点实验室安徽合肥230039

相位检索技术利用直接测量得到的强度分布恢复相位信息,从而重建波函数,是光学和图像处理中的重要研究领域。在研究了现有的基于强度传输方程的相位检索的基础上,建立了符合自然光条件下普通相机拍摄图像原理的光传播模型,设计了相应的... 详细信息

相位检索技术利用直接测量得到的强度分布恢复相位信息,从而重建波函数,是光学和图像处理中的重要研究领域。在研究了现有的基于强度传输方程的相位检索的基础上,建立了符合自然光条件下普通相机拍摄图像原理的光传播模型,设计了相应的数据采集光学平台系统,并推导了新模型下的相位检索方法。模拟和真实实验结果验证了相位检索方法的合理性和正确性。新方法的提出将传统的基于强度传输方程的相位检索算法的应用范围扩展到了全息显示等宏观领域。

关键词：相位检索强度传输方程强度分布全息显示

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基于透镜模型的部分相干光场相位检索技术

光电子．激光 2014年第11期25卷 2239-2244页

作者：程鸿张芬刘凯峰章权兵韦穗安徽大学计算智能与信号处理教育部重点实验室安徽合肥230039

基于强度传输方程(TIE)的相位检索技术通过光学与计算的结合,利用强度信息恢复相位,避免了由于干涉法造成的分辨率、敏感性等问题,理论和实验证明是获取相位信息的一种可行途径。这一方法是基于相干照明假设前提推导出的,将TIE直接扩展... 详细信息

基于强度传输方程(TIE)的相位检索技术通过光学与计算的结合,利用强度信息恢复相位,避免了由于干涉法造成的分辨率、敏感性等问题,理论和实验证明是获取相位信息的一种可行途径。这一方法是基于相干照明假设前提推导出的,将TIE直接扩展到部分相干场是困难的,因为部分相干光场对于时间是随机波动的,需要使用点对之间的相关函数完整描述。结合部分相干光场的光学特性以及实际成像中的透镜相位调制作用,本文提出了一种基于透镜模型的部分相干照明下的相位检索新方法,并给出了一致照明和非一致照明下的相位检索结果。实验验证了新方法的合理性和正确性。新方法的提出,扩展了传统的基于TIE的相位检索方法的应用范围。

关键词：图像处理相位检索部分相干光场强度传输方程(TIE) 透镜

自然光条件下基于Green函数的相位检索方法

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电子学报 2014年第2期42卷 236-242页

作者：程鸿黄志祥章权兵张成韦穗安徽大学计算智能与信号处理教育部重点实验室安徽合肥230039

基于强度测量的确定性相位检索技术将光学与计算结合起来,通过求解强度传输方程恢复相位信息,理论和实验证明是相位检索的可行途径.论文将Green函数应用于强度传输方程的求解中,给出Neumann和Dirichlet边界条件下新的推导方法.该方法中,... 详细信息

基于强度测量的确定性相位检索技术将光学与计算结合起来,通过求解强度传输方程恢复相位信息,理论和实验证明是相位检索的可行途径.论文将Green函数应用于强度传输方程的求解中,给出Neumann和Dirichlet边界条件下新的推导方法.该方法中,Green函数的偏导数是四维矩阵,随着图像分辨率的提高,直接求解所占的内存空间比较大,提出了数值化处理方法,并推广到自然光条件下的相位检索中.同时,搭建了图像数据采集光学平台.模拟和真实实验验证了算法的正确性和实用性.

关键词：相位检索 Green函数强度传输方程 Neumann边界 Dirichlet边界

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基于矩阵填充的相位检索

光学学报 2013年第7期33卷 171-177页

作者：张芬张成程鸿沈川韦穗安徽大学计算智能与信号处理教育部重点实验室安徽合肥230039

相位检索利用直接测量得到的强度分布恢复相位信息,从而重建波函数,是光学和图像处理中的重要研究方向。提出衍射成像中新的利用相位掩模的结构光照明设置,在这种新的设置中,物体和掩模紧贴在一起,并且相互之间的位置可以互换,采用多结... 详细信息

相位检索利用直接测量得到的强度分布恢复相位信息,从而重建波函数,是光学和图像处理中的重要研究方向。提出衍射成像中新的利用相位掩模的结构光照明设置,在这种新的设置中,物体和掩模紧贴在一起,并且相互之间的位置可以互换,采用多结构光照明,收集多个不同的衍射图样,在没有信号额外信息情况下求解相位。模拟实验结果表明,这种新的设置形式简单,可以成功地实现相位检索。此外,提出应用托普利兹掩模和循环掩模收集衍射图样以检索相位,它们比二进制掩模需要收集更少的衍射图样;与高斯掩模需要收集的衍射图样数目相当,但是物理上比高斯掩模更易于实现。

关键词：图像处理相位检索矩阵填充多结构光照明相位提升相位掩模

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强度传输方程和角谱迭代融合的相位检索算法

中国激光 2014年第6期41卷 181-186页

作者：程鸿沈川张成张芬韦穗安徽大学计算智能与信号处理教育部重点实验室安徽合肥230039

相位检索技术将光学与计算相结合,从强度测量中恢复相位,包括强度传输方程法和角谱迭代法。但前者仅对近场相位的恢复有效,其基于相干照明的假设前提使得该方法不能直接应用于自然场景的相位检索中;而后者具有迭代不确定性、收敛速度慢... 详细信息

相位检索技术将光学与计算相结合,从强度测量中恢复相位,包括强度传输方程法和角谱迭代法。但前者仅对近场相位的恢复有效,其基于相干照明的假设前提使得该方法不能直接应用于自然场景的相位检索中;而后者具有迭代不确定性、收敛速度慢等缺点。探讨了在相干照明情况下传统强度传输方程法和角谱迭代法相融合的相位检索算法,将该融合法进一步扩展,提出了适用于自然场景透镜模型的相位检索方法,即使用强度传输方程法计算像平面的相位,并将该相位值作为角谱迭代的初始值,根据光路的可逆性,迭代出物面的相位信息,分别给出了两种情况下的实验结果。

关键词：图像处理相位检索强度传输方程角谱迭代自然场景透镜

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基于相位割的相位检索

华南理工大学学报（自然科学版） 2014年第5期42卷 36-40页

作者：张芬章权兵张成沈川韦穗安徽大学计算智能与信号处理教育部重点实验室安徽合肥230039

相位提升将具有非线性约束的相位检索问题转化为半正定规划问题,是一种研究相位检索的新方法.通过精确地分离振幅和相位变量,结合相位提升方法,相位检索问题成为一个类似于最大割半正定规划问题——相位割.随着问题尺寸的增大,相位割问... 详细信息

相位提升将具有非线性约束的相位检索问题转化为半正定规划问题,是一种研究相位检索的新方法.通过精确地分离振幅和相位变量,结合相位提升方法,相位检索问题成为一个类似于最大割半正定规划问题——相位割.随着问题尺寸的增大,相位割问题的计算量快速增大,为此,文中提出利用适合解决最大割问题的PURE-RBR-M算法来求解相位割.模拟实验结果表明:PURE-RBR-M算法可以成功实现相位检索,且对有噪声的测量是鲁棒的;与内点算法和贪婪算法相比,PURE-RBR-M算法运算速度快,可快速地实现信号的重构.

关键词：图像处理相位提升相位割最大割相位检索半正定规划

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非理想测量下的相位检索方法研究

非理想测量下的相位检索方法研究

作者：郑品军哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

相位检索(Phase Retrieval,PR)问题是信号处理领域的一个经典逆问题,该问题研究如何仅从线性测量幅度数据中恢复原始信号,因其具有广泛的应用背景而倍受关注。尽管在理想测量下的相位检索理论已日趋完善,但是在许多实际应用中往往难以... 详细信息

相位检索(Phase Retrieval,PR)问题是信号处理领域的一个经典逆问题,该问题研究如何仅从线性测量幅度数据中恢复原始信号,因其具有广泛的应用背景而倍受关注。尽管在理想测量下的相位检索理论已日趋完善,但是在许多实际应用中往往难以满足理想的测量模型。非理想测量下的相位检索方法仍是亟待研究的一个课题。测量过程非理想化的原因主要可分为两类:(1)外部野值和噪声的影响;(2)内部模型的失配。本文将对离散型相位检索和连续型相位检索两类问题分别提出一种抗野值或噪声的相位检索方法,然后针对内部模型的失配,分析其产生原因及修正思路,并以基于相位检索理论的逆合成孔径雷达(Inverse Synthetic Aperture Radar,ISAR)成像应用为例,对其模型失配进行分析并提出具体的失配修正方法。具体研究内容如下:1、研究相位检索基本模型和重构原理,调研现有相位检索算法,掌握相位检索问题的发展历史、应用背景、模型分类和重构原理,为本课题对非理想测量下的相位检索方法的研究提供理论基础。2、研究抗野值的离散型相位检索方法。针对离散求解空间下相位检索算法对野值敏感的问题,提出一种新型的相位检索测量结构,估计野值的大致信息,并作为权重用以辅助相位检索重构过程。提出一种引入权重信息的相位检索重构算法,在重构过程中抑制野值的影响,以获得较高的重构精度。进行数值仿真,与现有方法对比,验证提出的重构算法的野值鲁棒性。搭建硬件平台,验证提出的测量结构的实际可行性。3、研究抗噪声的连续型相位检索方法。针对连续型相位检索算法对噪声敏感的问题,通过分析现有连续求解空间下相位检索理论的在基函数限制和冗余参数上的不足,提出一种改进的参数估计方法,解除对基函数的限制并消除参数冗余,以提高连续型相位检索方法的噪声鲁棒性。进行数值仿真,验证提出的方法的有效性。4、研究相位检索模型失配修正方法。针对实际应用中内部模型失配容易造成相位检索失败的问题,分析模型失配的产生原因和修正思路,并以基于相位检索理论的ISAR成像技术为例,分析其测量过程中内部模型的失配,通过提出一种更精简与准确的相位检索ISAR模型以消除失配。为补偿模型的简约所带来的求解难度的提升,提出一种雷达信号波形设计方案,以使得形成的相位检索映射尽量接近单射,以获得尽可能高的重构成功率。整合整体成像框架,通过仿真实验验证提出的成像框架的有效性以及对关键参数估计误差的敏感性。与现有的ISAR成像方法对比,评估提出方法的性能。

关键词：相位检索非理想测量野值与噪声模型失配

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一种快速有效的相位检索算法

电脑知识与技术 2016年第2X期12卷 93-95页

作者：吴海燕王学忠安徽三联学院安徽合肥230601

相位检索技术是利用测量得到的强度信息来计算相位信息,从而恢复波函数。相位检索算法主要有TIE(强度传输方程)算法和迭代算法。前种算法求解复杂,主要适用于光场的近场区域。而后者具有收敛速度慢、迭代不确定性等缺点,主要适用于光场... 详细信息

相位检索技术是利用测量得到的强度信息来计算相位信息,从而恢复波函数。相位检索算法主要有TIE(强度传输方程)算法和迭代算法。前种算法求解复杂,主要适用于光场的近场区域。而后者具有收敛速度慢、迭代不确定性等缺点,主要适用于光场的远场区域。根据两种算法的优缺点,可以将两者结合起来,即将强度传输方程求得的结果作为迭代算法的初始迭代值。该种融合的算法快速有效,既可以提强度传输方程结果的精确度,又可以减少迭代算法的计算负担。文中分别给出三种情况的实验结果比较。

关键词：相位检索强度传输方程迭代融合