[发明专利]一种数字全息显微相位误差同时补偿方法及装置

说明书

本发明公开了一种数字全息显微相位误差同时补偿方法，属于光学成像校正技术领域，解决的是现有方法计算量大、不适合动态相位测量的技术问题，所述方法包括步骤如下，S1、采集待测物体的全息图作为原始全息图；S2、对原始全息图进行傅立叶变换处理得到原始展开相位S3、对原始展开相位作旋转变换得到旋转相位将原始展开相位加上旋转相位进行离轴倾斜误差补偿并得到补偿相位S4、对补偿相位作翻转变换得到翻转相位将补偿相位减去翻转相位进行二次相位误差补偿并得到最终相位本发明还公开了一种实现上述方法的数字全息显微相位误差同时补偿装置。本发明能简单且准确去除离轴倾斜误差和二次相位误差。

技术领域

本发明涉及光学成像校正技术领域，更具体地说，它涉及一种数字全息显微相位误差同时补偿方法及装置。

背景技术

在传统离轴数字全息显微系统中，离轴角度造成恢复相位存在离轴倾斜误差，另外显微物镜的使用也会对恢复相位引入二次相位误差，为了得到准确的相位分布，需要同时去除这些相位误差。

补偿二次相位误差可以采用物理补偿法和数值补偿法。然而，物理补偿法不能去除离轴倾斜误差。补偿离轴倾斜误差可以采用频谱中心法和数值补偿法，频谱中心法也不能去除二次相位误差。因此，我们可以采用数值补偿法来同时去除离轴倾斜误差和二次相位误差。数值补偿法的思想大都是通过提前获取物体或系统预先知识、数值拟合算法、深度学习训练等构建相位补偿模板。然而，这些方法存在计算量大、对噪声敏感等问题。二次曝光法可以同时去除这两种误差，但是需要多次采集全息图，不适合动态相位测量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，本发明的目的一是提供一种简单且准确地去除离轴倾斜误差和二次相位误差的数字全息显微相位误差同时补偿方法。

本发明的目的二是提供一种简单且准确地去除离轴倾斜误差和二次相位误差的数字全息显微相位误差同时补偿装置。

为了实现上述实目的一，本发明提供一种数字全息显微相位误差同时补偿方法，包括步骤如下，

S1、利用数字全息显微系统采集待测物体的全息图，并作为原始全息图；

S2、对所述原始全息图进行傅立叶变换得到所述原始全息图的频谱，并对所述原始全息图的频谱提取+1级频谱，进行逆傅立叶变换得到包裹相位，通过解包裹算法得到原始展开相位

S3、对所述原始展开相位作旋转变换得到旋转相位将所述原始展开相位加上所述旋转相位进行离轴倾斜误差补偿，并得到补偿相位

S4、对所述补偿相位作翻转变换得到翻转相位将所述补偿相位减去所述翻转相位进行二次相位误差补偿，并得到最终相位

作为进一步地改进，在所述步骤S2中，所述原始全息图+1级像的公式为：

其中T(x,y)为离轴倾斜误差，T(x,y)＝k_xx+k_yy，P(x,y)为二次相位误差，P(x,y)＝k(x²+y²)/r，为原始物体相位，所述原始展开相位的公式为：

进一步地，在所述步骤S3中，对所述原始展开相位旋转180°得到旋转相位所述旋转相位的公式为：

所述补偿相位的公式为：

进一步地，在所述步骤S4中，对所述补偿相位作上下翻转或者左右翻转变换得到翻转相位所述翻转相位的公式为：

或

所述最终相位的公式为：

或