一种基于数字全息图的高精度球面子孔径拼接融合方法

摘要

本发明公开了一种基于数字全息图的高精度球面子孔径拼接融合方法。该发明基于数字全息技术和子孔径拼接技术，对采用数字全息技术测得的球面子孔径全息图进行数字再现获得各子孔径相位图，然后对各子孔径相位图进行拼接融合，得到全视场的球面相位图。首先，对基于离轴全息光路获取的子孔径全息图数据进行数字再现计算，具体步骤包括：图像切趾、频域滤波、像差补偿和数字聚焦再现计算；然后，采用子孔径拼接算法完成子孔径相位图的拼接融合，特别是通过迭代计算进一步校正子孔径相对位置误差，得到完整球形表面的相位图。本发明因数据处理过程完全数字化，具有精度高、操作简单、可靠性好等优点，可用于基于数字全息技术检测球面面形时的数据处理等。

主权项

一种基于数字全息图的高精度球面子孔径拼接融合方法，包括以下几个步骤：第一步，对子孔径全息图进行数字再现，得到子孔径球面相位图；对子孔径全息图进行图像切趾、频域滤波、像差补偿、数字聚焦，最后得到子孔径球面相位图；第二步，子孔径拼接融合：具体包括以下几个步骤：(1)根据测量过程中相邻两子孔径之间的初始相对位置关系，将各子孔径相位图置于同一个坐标系中，并初始化为一个全孔径球面相位图；(2)根据重叠区域内各点的相位信息，计算两子孔径之间的相对位置偏差，即处于同一重叠区域内的两个子孔径上距离最近的两点认为一对重叠点对，计算所有重叠点对之间的距离的均方值，并以相邻两子孔径之间重叠区域内的重叠点对之间距离的均方值为目标函数，计算当前初始化位置的目标函数值；(3)给定阈值，判断上一步当前位置的目标函数值的是否小于等于该阈值，若是，则停止计算，输出此时的全孔径球面相位图；否则，进入下一步迭代计算；(4)设子孔径位置的更新表达式为：g^k+1＝g^k+g′其中，g表示子孔径位置的矩阵，k为迭代次数，g′为更新变量。将上式代入目标函数表达式中，通过目标函数最小化，求解以更新变量为未知数的矩阵方程，求得子孔径位置更新变量，并更新子孔径之间的相对位置参数，然后以该位置参数更新子孔径相位图，返回到(2)中继续计算，直到达到目标函数值的收敛阈值时停止计算，输出全孔径球面相位图。