一种应用于数字全息重构过程的对焦方法

摘要

本发明公开了一种应用于数字全息重构过程的对焦方法。该方法是在数字全息计算处理得到物光场后，物光场反向轴向传播，对两相邻截面光场强度(或振幅)的同一对焦区域矩阵元素作差，然后对所得到的矩阵的元素平方，再对平方后的矩阵所有元素求和得到一个函数值，依次对相邻等间距的轴向截面图像作上述处理即可以得到一组函数值，找到这组函数值的最小值，其对应的距离处即为对焦面的位置。该方法可应用于数字全息仪器装置的重构过程中的对焦，具有计算简单，适应范围广，对焦准确，不需要额外增加硬件装置等优点。

主权项

一种应用于数字全息重构过程的对焦方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤(1)采用数字全息方法得到全息图后，处理全息图得到物光场矩阵U₀；步骤(2)用肉眼或者用常见长度测量工具粗略测量后估算出一个对焦距离区间[z₁,z_k]，确保对焦距离在该区间内,此处对焦距离为成像对象与数字图像传感器的距离。设置区间采样数为k，计算出采样间隔距离每隔采样间隔距离delta选取一个反向传播距离，依次得到z₂＝z₁+delta，z₃＝z₁+2delta，z₄＝z₁+3delta，…，z_k＝z₁+(k‑1)*delta；步骤(3)对反向传播距离z₁，z₂，z₃，…，z_k依次采用光学衍射算法反向衍射得到光场矩阵U₁，U₂，U₃，…，U_k；步骤(4)在每个光场矩阵U_x中选相同位置需要对焦的目标区域，得到新矩阵ROI_x，即对焦窗口，矩阵ROI_x大小为m*n，其中，x＝1,2,…,k；步骤(5)通过矩阵ROI_x计算实数R(z_x)，公式如下；$R\left(z_x\right)=\underset{i=1}{\overset{m}{\Sigma }}\underset{j=1}{\overset{n}{\Sigma }}\left|{\mathrm{ROI}}_x(i,j)\right|,(x=1,2,...,k)---\left(1\right),$其中，ROI_x(i，j)为矩阵ROI_x第i行、第j列的元素，或者通过公式如下：$R\left(z_x\right)=\underset{i=1}{\overset{m}{\Sigma }}\underset{j=1}{\overset{n}{\Sigma }}|{\mathrm{ROI}}_x(i,j){|}^2,(x=1,2,...,k)---\left(2\right),$其中，ROI_x(i，j)为矩阵ROI_x第i行、第j列的元素；步骤(6)计算数列y(z₁),y(z₂),…，y(z_k‑1)，公式如下：y(z_x)＝|R(z_x)‑R(z_x+1)|²,(x＝1,2,...,k‑1),步骤(7)对数列y(z₁),y(z₂),…，y(z_k‑1)进行处理找到对焦面。