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Compressive Sensing,CS)方法,,該方法正是通過強(qiáng)化稀疏性約束來消除孿生像,。最后,他們通過仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該方法的可行性,,并與現(xiàn)有的相位檢索方法進(jìn)行了對比,。
具體來說,,由于圖像傳感器只對光的強(qiáng)度有響應(yīng),因而共軛波U(x,y)作為副產(chǎn)物也被記錄下來:當(dāng)全息圖被重構(gòu)波激活時(shí),,“凍結(jié)”的波前將繼續(xù)傳播,,形成了原始圖像;與此同時(shí),,相位共軛波前也將被激活并繼續(xù)傳播,。虛像平面上的重構(gòu)是原始圖像和孿生像的疊加結(jié)果,而共軛情形則出現(xiàn)在實(shí)像平面上,。因此,,全息圖重構(gòu)主要是波的傳播問題,而不是透射重構(gòu)問題,。曹教授等人利用在正則基(canonical basis)規(guī)范,,使得波傳播的傅立葉變換特性自然地滿足CS的非相干條件:在與距離相關(guān)的傳播核函數(shù)(kernel function)中,物體波衍射成清晰的圖案,,而相位共軛波衍射成漫散射圖案(diffuse pattern),。他們采用全變量稀疏約束(atotal variation sparsity constraint)的迭代算法,濾除了漫反射共軛信號(hào),,并克服了全息重構(gòu)的固有物理對稱性,。這種方法不受電磁波長、波前形狀或支撐約束(support constraints)的限制,,適用于絕大多數(shù)的自然界物體,。
利用壓縮傳感來消除全息圖中的孿生像具有自洽性,不僅抗噪能力強(qiáng),,而且還可以增強(qiáng)CS方法從根本上提升去噪能力,。CS作為一種強(qiáng)大的數(shù)學(xué)工具,已經(jīng)應(yīng)用于各種具有重大突破的物理領(lǐng)域,,例如更快的STORM,、量子態(tài)斷層掃描、有效的量子動(dòng)力學(xué)測量,、預(yù)測災(zāi)難非線性動(dòng)力系統(tǒng),,以及互補(bǔ)可觀測量。
(a)內(nèi)聯(lián)菲涅耳(inline Fresnel)全息技術(shù)的裝置示意,。
(b)由于重構(gòu)期間的波前傳播,,導(dǎo)致對焦圖像和離焦圖像的疊加。
(c)在均方誤差(MSE)和平均梯度值(MGV)評估下,,隨著傳播距離減小,,孿生像對重構(gòu)的影響效果增大。
(a)原始圖像;
(b)孿生像的反向傳播重構(gòu),;
(c,d)經(jīng)過50次迭代后,通過壓縮傳感(CS)和相位檢索(PR)從無噪聲全息圖中的重構(gòu),;
(e,f)在50次迭代后通過CS和PR從泊松分布噪聲全息圖重構(gòu);
(g,h)lg(MSE)和lg(ESD)的曲線隨迭代次數(shù)的變化,。ESD:邊緣稀疏性差異,。
(a)原始圖像和邊緣矩陣圖像;
(b-d)50次迭代后的CS重建和相應(yīng)的邊緣矩陣圖像,;