[发明专利]数字全息三维重建方法

权利要求书

1.一种数字全息三维重建方法，其特征在于：包括以下步骤：

S0：对一幅干涉条纹图像进行二维傅立叶变换，以将干涉条纹图像转换为傅立叶频域；对傅立叶频域分析处理后进行二维傅立叶逆变换，以形成图像域；并提取正的干涉相位信息；

S1：判断相位衍射平面到干涉条纹图像平面的距离是否为0，如是，则将执行S3；如否，则执行S2；

S2：对提取的正的干涉相位信息进行菲涅尔数字衍射计算，提取正的物体光相位信息，并调整菲涅尔数字衍射距离为聚焦位置，以获取聚焦位置的相位；

S3：将提取的正的信息代入干涉测量法公式计算，获取物体的立体高度信息，以进行数字全息三维的重建。

2.根据权利要求1所述的数字全息三维重建方法，其特征在于：在步骤S0中，具体包括以下步骤：首先对干涉条纹图像进行二维傅立叶变换，变换后的傅立叶频域空间中，正的干涉相位和负的干涉相位成分对称于位于频域空间中央的直流成分分布；然后通过频域空间带通滤波器提取正的干涉相位的频域信息，并将该正的干涉相位的频域信息频移至频域空间的中央；最后，将平移至频域空间中央的正的干涉相位信息进行傅立叶逆变换，提取正的干涉相位信息。

3.根据权利要求1或2所述的数字全息三维重建方法，其特征在于：在步骤S1中，具体包括以下步骤：首先，设定双子菲涅耳衍射平面，即对称于干涉条纹图像平面在正反两个方向分别设定正相位衍射平面以及负相位衍射平面；其次，将正的干涉相位代入欧拉公式获取干涉条纹的复数振幅，将干涉条纹的复数振幅代入二维菲涅尔数字衍射改造公式，调整菲涅尔数字衍射距离，直至获取聚焦位置，得到聚焦位置的物体光复数振幅；最后，根据欧拉公式，从物体光复数振幅获得物体光相位以及振幅分布。

4.根据权利要求2所述的数字全息三维重建方法，其特征在于：在步骤S0中，干涉条纹图像的数学表述公式为

其中，A(x，y)为干涉条纹图像的灰度值，(x，y)为干涉条纹图像坐标；A_R(x，y)与分别为参照光复数振幅及其共轭；A_O(x，y)与分别为物体光复数振幅及其共轭；B(x，y)为干涉条纹中的直流信息；为干涉条纹中负的干涉光相位信息；为干涉条纹图像中正的干涉光相位信息；干涉条纹图像的二维傅立叶变换的数学表述公式为：

A(f_x，f_y)＝B(f_x，f_y)+C(f_x-f_o，f_y-f_o)+C^*(f_x+f_o，f_y+f₀)，

其中，A(f_x，f_y)为干涉条纹图像的二维傅立叶变换，(f_x，f_y)为干涉条纹图像的二维傅立叶频域空间中心坐标，B(f_x，f_y)为干涉条纹图像中直流信息的二维傅立叶变换，C(f_x·f₀，f_y·f₀)为干涉条纹中正的干涉光相位信息的二维傅立叶变换，

C^*(f_x+f₀，f_y+f₀)为干涉条纹中负的干涉光相位信息的二维傅立叶变换，f_o为正或负的干涉光相位信息二维傅立叶变换后频域坐标与二维傅立叶频域中间中心坐标的偏离。

5.根据权利要求3所述的数字全息三维重建方法，其特征在于：在步骤S2中，二维菲涅尔数字衍射改造公式为其中，Γ(ξ，η)为正相位衍射平面上的物体光复数振幅，E₀(x，y)表示干涉条纹复数振幅；