[发明专利]一种降低数字全息再现像相位相干噪声的方法

说明书

技术领域

本发明属于数字全息领域，具体涉及一种降低数字全息再现像相位相干噪声的方法。

背景技术

数字全息(Digital Holography),是一门涉及信息光学、全息学、光电子学以及数字图像处理技术的综合技术，它是一种新型的全息成像方法，以CCD等光电面阵探测器件取代传统的干板记录全息图，并由计算机对全息图进行数字模拟再现，可以同时获得物体的强度信息和位相信息，从而实现三维成像。数字全息技术可实现连续实时在线记录；通过数字再现，可以定量分析其幅度和位相信息；并且具有非接触，无损伤等优点。基于这些独特优势，数字全息显微术被认为是定量分析、研究生物活体等位相型物体的一个强有力工具，在微光学元件以及MEMS显微器件的面形变形测量、空间微粒和核径迹检测、生物样本和活体细胞的研究与观察等方面都得到了广泛的应用研究。

由于激光的高相干性，光源照射到粗糙物体表面后发生散射后形成散斑，由于二次干涉还会产生寄生干涉条纹，并且在数字再现的时候，相干噪声也被重建出来，影响着再现像的质量，降低了图像的分辨率，限制了对微结构测量，识别微小物体识别等方面的应用，因此在数字全息过程中，对再现像的相干噪声的抑制非常必要。目前通用的抑制数字全息散斑噪声的方法有两种：第一种是从硬件上考虑，采用部分相干光或者低相干光源，但是该方法对光路的结构，光源的亮度，光源的稳定性有严格要求。另外通过不同方式记录多幅全息图，通过平均叠加处理实现相干噪声的抑制，但这要求极高的光路稳定性，重复性。第二种方法是利用数字图像处理技术，对全息图或者再现像进行处理，抑制或者消除散斑噪声，如采用中值滤波和均值滤波抑制激光散斑，采用小波变换抑制散斑噪声，但是这类方法最大的问题是在滤除噪声的同时损失了部分细节信息，降低了再现像的分辨率。

发明内容

针对现有算法在去除数字全息再现像相位相干噪声的同时无法较好的保护图像细节信息的问题，本发明的目的在于提出了一种降低数字全息再现像相位相干噪声的方法，可以有效的识别和去除相位相干噪声，显著提高再现像相位质量，同时保护了边缘细节信息。

本发明的目的是通过以下方案加以实现:

步骤1：利用数字全息重构算法得到再现像的包裹相位图，然后计算数字全息再现像包裹相位的质量图，同时用边缘检测函数对再现像包裹相位进行边缘检测。

步骤2：将再现像包裹相位质量图与边缘检测函数结果进行相乘，然后对结果进行归一化，建立归一化的相位质量量化参数，取值范围在0到1之间；

建立相位质量量化参数q_1(m,n)＝(1-C(m,n))·q_(m,n)，其中C(m,n)表示对包裹相位的边缘检测结果，q_(m,n)代表包裹相位(m,n)点的相位质量图值，对相位质量量化参数进行归一化处理其中min,max分别表示求取最小值和最大值,Q_(m,n)是归一化的相位质量量化参数。

步骤3：根据归一化相位质量量化参数，建立一种组合扩散系数方程；

其中表示相位梯度值，K表示扩散梯度阈值，在这里取值为0.20到0.26之间。

步骤4：设定一个相位误差阈值参数和相位误差迭代函数，进行迭代去噪，直到满足迭代条件，结束去噪，得到最终去噪图像。

本发明提出了一种降低数字全息再现像相位相干噪声的方法，其有益效果在于：可以有效的对数字全息再现像相位相干噪声进行量化和识别，更加准确的去除相位相干噪声，有效的保护了相位的边缘细节信息，显著提高再现像相位质量。

附图说明

图1为本发明去噪算法的流程图；

图2为具体实施例中去噪前的包裹相位图；

图3为具体实施例中采用本发明的方法对图2进行去噪后的包裹相位图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式进一步详细介绍本发明。应当说明的是，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此间未构成冲突就可以相互组合。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的一种降低数字全息再现像相位相干噪声的方法做进一步描述。