[发明专利]基于傅里叶频谱消除的扩展物体波前传感装置及方法

权利要求书

1.基于傅里叶频谱消除的扩展物体波前传感装置，其特征在于，包括场镜(1)、准直透镜(2)、微透镜阵列(3)和CCD相机(4)，所述微透镜阵列(3)包括多个呈阵列式排布的微透镜，所述的场镜(1)位于准直透镜(2)的前焦面上，所述微透镜阵列(3)位于准直透镜(2)之后并紧贴准直透镜(2)，所述CCD相机(4)位于微透镜阵列(3)的后焦面上；每一个所述微透镜收集到的物体的信息一致，且所述CCD相机(4)记录的每一个子像包含的扩展物体的傅里叶频谱都完全相同。

2.根据权利要求1所述的基于傅里叶频谱消除的扩展物体波前传感装置，其特征在于，所述传感装置直接对扩展物体进行波前传感。

3.根据权利要求2所述的基于傅里叶频谱消除的扩展物体波前传感装置，其特征在于，通过在频域中消除扩展物体的傅里叶频谱信息，重构出每个所述微透镜的点扩散函数，即可针对扩展物体进行波前传感。

4.权利要求1至3中任意一项所述的基于傅里叶频谱消除的扩展物体波前传感装置的波前重构方法，其特征在于，通过使用场镜确保每一个微透镜收集到的物体的信息完全一致，进而使CCD相机记录的每一个子像包含的扩展物体的傅里叶频谱都完全相同，在频域中，通过消除扩展物体的傅里叶频谱操作，完全消除扩展物体，从而重构出每个微透镜的光学传递函数和点扩散函数，进而计算重构点扩散函数的重心偏移，最后通过点光源夏克-哈特曼波前重构算法重构出入射畸变波前；具体包括如下步骤：

第一步，通过CCD相机获取扩展物体图像阵列，并进行预处理操作；

第二步，根据预处理结果，对图像阵列进行分割，获取每一个微透镜对应的扩展物体的图像分布；

第三步，对每一个分割出来的图像进行傅里叶变换，并除以中心微透镜所对应图像的傅里叶变换，重建每一个微透镜的光学传递函数；

第四步，对重建的每一个微透镜的光学传递函数进行傅里叶逆变换，重构每一个微透镜的点扩散函数；

第五步，提取每个微透镜点扩散函数的质心相对于理想参考点的质心偏移，采用点光源夏克-哈特曼传感器波前重建算法重构入射畸变波前；

所述消除扩展物体的傅里叶频谱操作为：

子像的在频域中表示为：

I_m,n(f_x,f_y)＝O(f_x,f_y)H_m,n(f_x,f_y)

其中，m和n表示微透镜所处行和列的序号，I_m,n(f_x,f_y)表示对应微透镜子像的傅里叶变换，O(f_x,f_y)表示物体的傅里叶频谱，H_m,n(f_x,f_y)表示对应微透镜的光学传递函数；对应的微透镜的光学传递函数重构为：

其中，H′_m,n(f_x,f_y)表示重构的光学传递函数，P表示对应微透镜的孔径函数，表示相关操作，表示理想情况下微透镜的光学传递函数，arg表示取相位操作，I_r为中心微透镜对应子像的傅里叶变换，Δ为0.01～0.0001之间的常数。