[发明专利]一种用于无透镜数字全息成像的自动聚焦方法

权利要求书

1.一种用于无透镜数字全息成像的自动聚焦方法，其特征在于，包括：

S1、将采集到的全息图像进行反向传播，得到不同离焦量处的全息重建图像；

S2、将引导滤波作为模糊图像函数，采用梯度向量平方函数计算重建图像与模糊图像的方向信息差值，得到全息重建图像的评价函数；

所述步骤S2具体包括：

S21、获取全息重建图像的方向信息T_O，计算公式如下：

其中，O表示重建图像，M和N表示图像大小；

S22、将引导滤波作为模糊图像函数，获取模糊图像，计算公式如下：

P＝Guider_r,ε(O,O)

其中，P表示输出图像，Guider()表示引导滤波，r和ε表示滤波器参数，将重建图像O作为引导滤波中的输入图像和引导图像；

S23、基于获取的模糊图像，计算模糊图像的方向信息T_P，计算公式如下：

S24、计算重建图像与模糊图像的方向信息差值，得到全息重建图像的评价函数，计算公式如下：

U＝T_O-T_P

其中，U表示方向信息差值，即评价函数值，因此，评价函数值计算形式为U＝EF(O)；

S3、将黄金分割搜索法与所述步骤S2得到的评价函数相结合，确定最优离焦量，得到最优重建图像。

2.根据权利要求1所述的用于无透镜数字全息成像的自动聚焦方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：

S31、设定黄金分割搜索法的初始聚焦区间[a_k,b_k]、最小误差值δ和区间分割值T；

S32、计算所述初始聚焦区间试探点的位置，将采集到的全息图像进行反向传播，计算试探点位置处的重建图像；

S33、计算试探点位置处的重建图像的评价函数值；

S34、比较区间长度，判断最优离焦量位置，得到最优离焦量对应的最优重建图像。

3.根据权利要求2所述的用于无透镜数字全息成像的自动聚焦方法，其特征在于，所述步骤S32中计算初始聚焦区间试探点的位置，其计算公式如下：

λ_k＝b_k-Τ(b_k-a_k)

μ_k＝a_k+Τ(b_k-a_k)

其中，λ_k、μ_k分别表示初始聚焦区间的其中两个试探点位置，k表示搜索次数。

4.根据权利要求2所述的用于无透镜数字全息成像的自动聚焦方法，其特征在于，所述步骤S33中，计算λ_k、μ_k处重建图像的评价函数值如下：

U(λ_k)＝EF(O_k)

U(μ₁)＝EF(Q₁)。

5.根据权利要求2所述的用于无透镜数字全息成像的自动聚焦方法，其特征在于，所述步骤S34具体包括：

S341、若b_k-a_k≤δ，此时对应搜索区间中点位置即为最优离焦量，并停止搜索；

S342、若b_k-a_k＞δ，则存在如下两种情况：

情况1：若U(λ_k)＞U(μ_k)，则a_k+1＝λ_k，b_k+1＝b_k，λ_k+1＝μ_k，μ_k+1＝a_k+1+Τ(b_k+1-a_k+1)；计算μ_k+1处重建图像评价函数值U(μ_k+1)，执行步骤S343；

情况2：若U(λ_k)≤U(μ_k)，则a_k+1＝a_k，b_k+1＝μ_k，μ_k+1＝λ_k，λ_k+1＝b_k+1-Τ(b_k+1-a_k+1)，计算λ_k+1处重建图像评价函数值U(λ_k+1)，执行步骤S343；

S343、置k＝k+1，重复执行步骤S34；

S344、输出最优离焦量对应的最优重建图像。