激光反射层析成像相位恢复算法研究

针对激光反射层析成像中目标随机抖动与径向运动造成的投影中心失配问题,提出采用相位恢复算法对重构图像进行相位恢复重建,通过反复光强迭代消除目标随机运动造成的相位误差,达到减少重构误差、恢复目标图像的目的。为改进G-S算法收敛速度与恢复精度,提出频域模值加权方法进行投影数据相位迭代恢复,仿真实验表明,将算法收敛速度与收敛精度提高了1.2倍以上。通过对三组仿真实验处理,重构图像的平均相对均方误差由2.487 5下降到0.792 7,有效地恢复了目标图像轮廓。外场实验表明,该算法能够有效消除重构图像伪迹,改善激光反射层析成像系统成像质量。     

融合多个面上光强信息的混合迭代相位恢复算法

在自适应光学、光学加工检测及激光光束质量检测等诸多领域,经常涉及到相位恢复问题.研究相位恢复的数值算法,具有较强的现实意义.文中给出了一种融合多个离焦面上的强度信息,以恢复输入面上相位分布的混合迭代算法.首先采用共轭梯度迭代方法求解,将所得结果设定为新的迭代初始值,并利用角谱法对此进行优化,以进一步提高相位恢复的精度.模拟实验表明,该算法具有良好的收敛性能和较高的相位恢复精度,且适用于输入面上振幅分布无法直接测得的场合.     

基于图像序列的YG算法二维相位恢复

迭代算法相位恢复计算中存在可能陷入局部极小值,导致算法收敛速度慢和不稳定的缺点,为了克服这一缺点,本文利用多个输出平面上光的强度信息,将YG算法推广到空域约束(光强度约束)二维相位恢复问题,提高算法收敛速度.模拟实验结果表明,基于图像序列的YG算法二维相位恢复收敛速度快,相位恢复精度高,同时对噪声具有较好的鲁棒性.     

一种多波长梯度加速相位恢复迭代算法

在传统多波长迭代算法的基础上,引入角谱传输理论和梯度加速函数,提出一种快速收敛的相位恢复迭代算法——多波长梯度加速迭代算法。该算法利用不同波长的光源经过相同光路在固定位置处所探测的光场强度信息,通过迭代逼近,并在迭代过程中引入梯度加速方法,提高收敛速度,从而恢复出输入面的相位信息。构建仿真模型,随机选取初始迭代值,对已知相位分布的输入场进行相位恢复,并与传统多波长迭代算法进行了比较,该算法表征相位面复原精度的相对均方根值均达到10-3数量级,收敛速率提高了两倍以上。在635~785nm波段内选取多组不同波长数量的入射光利用该算法进行对比实验,结果表明当波长数量为7、8时该算法具有良好快速的收敛特性及高精度的相位恢复能力。     

相位恢复算法研究进展

相位恢复技术是波前重构技术的一个重要分支,重构的结果只取决于测量平面光强的分布,相比于其他的波前重构方法,相位恢复技术具有不需要在光路中添加额外硬件、光路简单、对光路环境的要求低、抗干扰能力强等优点,在光束整形、激光光束净化和干涉成像等领域有着非常广阔的应用前景。相位恢复的精度及速度是评价相位恢复技术的主要准则,此领域目前文献比较繁杂,本文梳理了相位恢复算法的发展脉络,围绕相位恢复算法的收敛精度与收敛速度等核心问题,系统的介绍了迭代及光强相位恢复算法的相关研究进展,并且对相位恢复算法的发展前景进行了展望。     

基于多距离相位恢复的无透镜计算成像技术

迭代相位恢复是一种将算法优越性与成像系统相结合的计算成像技术,它将有助于显微镜的小型化与低成本化。基于多距离相位恢复的无透镜成像技术因其高分辨、大视场以及无相差等特性成为计算成像领域的一个研究热点。多距离相位恢复可通过不同衍射距离下的多幅强度图样迭代重建出样品的完整波前信息。目前,无透镜多距离成像系统存在倾斜照明、收敛迟滞、初始距离无法直接测量、真彩色成像疵病、分辨率受限等问题。文中系统地综述了国内外研究团队针对这些问题的解决措施以及最新研究进展,并给出了相对应的实验验证。     

湍流退化图像相位恢复算法研究

为克服气动光学效应对目标图像的影响．把相位恢复算法与气动光学效应机理研究结合起来,用于湍流退化图像的恢复。该算法是通过目标图像的傅里叶变换幅值来恢复目标图像,或等价地,恢复傅里叶变换相位。讨论了两类相位复原算法——迭代傅里叶变换（研）和解相关算法。对现有的解相关算法作了改进。采用共轭梯度法解高斯一牛顿方程,可有效提高算法的收敛速度。研算法不能保证迭代过程总能收敛到正确解,有时会出现停滞现象。将研和解相关算法组合起来,可以克服IFT算法的停滞现象,提高正确收敛率。给出了在信噪比为20dB情况下的湍流退化仿真图像恢复的实例,目标图像能较清晰地恢复出来。实验结果表明该算法具有较好的稳定性和抗噪声能力。     

同轴数字全息相位恢复算法采样距离优化研究

相位恢复算法被广泛应用于去除同轴数字全息共轭像。其中,多采样距离相位恢复算法相比于基于单幅全息图的相位恢复算法,尤其是在两幅全息图的重建算法中,重建精度更高且收敛速度更快。针对采样距离和采样间隔对再现物光波前的精度的影响,通过记录不同采样距离的多幅数字全息图,进行相位恢复。通过分析比较再现相位像的标准化均方根误差,得到优化算法的最佳采样距离和采样间隔。结果表明,采样距离在130～160mm范围内时误差较小,采样距离为150mm、采样间隔为2mm时误差最小,仅0.0096。     

基于奇异值分解的图像降噪方法

由于奇异值分解可以有效地提取图像的主要特征,为了提高算法的鲁棒性,通过将矩阵的奇异值分解引入振幅-相位恢复算法,提出了基于奇异值分解的抗噪声多强度相位恢复算法。首先,将奇异值分解引入振幅-相位恢复算法,在振幅-相位恢复算法取平均值之后,对恢复的图像进行奇异值分解,奇异值较小的分量认为是噪声,保留奇异值较大的分量,将奇异值较小的分量置为0。其次,通过数值模拟实验可以看出,通过奇异值分解,不仅可以去除测量过程中所引入的噪声,而且还可以充分利用自然图像稀疏的特性,加快振幅-相位恢复算法的收敛,且具有更少的算法运行时间。     

两种改进的盲均衡算法

文献[1]提出了一种适用于PAM、QAM通信系统的盲均衡算法--MMA,该算法虽然克服了CMA收敛后剩余误差大和stop-and-go等算法有待定参数的缺点,但是它的收敛速度比较慢,改进算法1对MMA进行了改进,加快了算法收敛的速度.改进算法2是一种联合信道盲均衡和相位恢复算法--MCMA[2]的改进算法,改进后的算法比MCMA具有更小的剩余误差,同时在迭代过程中能够提供更准确的相位信息,来补偿信道引起的相位误差,从而更加有利于判决器进行准确的判决.两种改进算法都大大减少了使系统误符号率降为0所需的迭代次数.计算机仿真结果表明,这两种算法具有良好的均衡特性.     

关于光学系统中非么正变换下的振幅和相位恢复问题

本文对非么正变换下光学系统中的振幅和相位恢复问题作了一般描述,并导出确定振幅和相位分布的普遍公式和迭代求解算法。应用几种实际例子作验算,计算结果与理论值符合得很好。     

基于迭代的纯相位全息图生成算法比较研究

纯相位全息图因无共轭像、衍射效率高，在全息三维显示中得到广泛应用。迭代算法因计算灵活、编码图像重建质量高，在纯相位全息图生成中具有重要地位。对基于迭代的生成纯相位全息图最新算法进行比较研究，介绍迭代算法生成纯相位全息图的基本原理，编程实现了典型代表性、创新性算法。通过图像重建质量、耗时长短的对比，进行了详细的实验研究，分析了各类方法的特点和优缺点。结论表明，对于较大像素差的图像，选用直方图补偿算法可得较好的效果，对于高重建质量的图像，可选用自适应加权Gerchberg-Saxton算法。     

一种改进的水声信道盲均衡算法

针对多径水声信道会产生严重码间干扰的问题,提出了一种改进的恒模盲均衡算法,该算法结合变步长思想和动量算法的原理加快收敛速度,利用代价函数的实、虚部分别计算来校正水声信道引入的相位旋转。通过仿真,验证了该算法能够恢复水声信道引起的相位旋转而且具有较快的收敛速度和较低的剩余码间干扰。     

一种可对复杂光场进行相位恢复的算法

给出了一种改进的相位恢复迭代算法。根据多个面的强度信息进行相位恢复,并提出将相位恢复过程划分为轮廓恢复和细节恢复两个阶段。首先利用三个较远的衍射面及输入面的强度信息,恢复出输入面相位分布的轮廓,然后再利用两个较近的衍射面及输入面,进一步恢复出相位分布的细节。该方法在一维情况下能够准确地恢复出各种输入光场,尤其是复杂光场的相位分布,大幅度提高了相位恢复的精度。模拟实验还表明,本算法具有较好的鲁棒性:多次随机选取迭代初始值时,收敛结果唯一;并具有良好的抗噪性能。     

基于旋转相位调制的复杂光场相位恢复算法

提出了一种基于旋转相位调制手段恢复复杂光场相位的方法,通过数值模拟验证其有效性和可行性。采用结构简单的相位板横向旋转到一个或更多新的位置来产生多个夫琅禾费衍射图样,通过修正的混合输入输出算法(HIO)对光场进行复原。模拟实验表明,该算法能在二维情况下快速准确地恢复复杂光场,并且大幅度地提高了复杂光场的恢复精度。多次选取随机初始迭代值,没有出现迭代停滞现象和收敛结果不确定的问题,且具有良好的抗噪性能。     

基于并行结构的相位恢复算法在全息激光投影中的应用

全息激光投影技术相比传统图像显示技术有突出的优势。作为全息激光投影技术的关键图像处理算法——相位恢复算法,算法的收敛速率和精度都有待提高,在实际计算中它们的效果不够理想,甚至不能保证迭代过程总收敛到正确解。基于此,本文提出了基于并行结构的相位恢复算法(PGSGA)。该方法思路是对多个初值进行并行运算,不断"筛"出最优结果来对GS算法进行加速。仿真实验证明,该算法在收敛速率和恢复的灰阶图像质量等方面具有优越性。     

改进的图像重建迭代算法

针对不完全数据图像重建问题,该文从积分方程角度提出一种改进的图像重建迭代算法(Im-proved Iterative Reprojection Reconstruction,IIRR),并证明其在范数下收敛。该算法的图像重建收敛速度和重建图像误差依赖于引入的参数因子、已知的投影数据与图像的先验信息。重建图像可以表示为由已知投影数据所构成图像的级数形式。数值模拟结果表明,IIRR算法在不完全数据的情况下具有较好的图像重建能力。     

改进收敛性能的矢量恒模MIMO-OFDM盲均衡器

在MIMO-OFDM系统中利用矢量恒模准则与用户间解相关准则相结合,可以在相位模糊度意义下同时恢复出发送端多个用户传输的数据。然而由于在迭代过程中使用了复杂度较低的LMS算法,迭代过程的收敛速度与稳态均方误差形成了一对矛盾。该文提出了一种变步长的迭代方法,能够同时在收敛速度和稳态均方误差上得到较好性能,同时文中还分析了信道噪声对横向滤波器抽头系数更新的影响,进而在抽头系数更新过程中将噪声予以消除,进一步提高了盲均衡器的收敛性能。     

基于液晶空间光调制器的涡旋相位恢复检测系统像差

提出一种基于液晶空间光调制器对涡旋相位进行相位恢复的方法,这有别于传统相位恢复算法。实验中利用液晶空间光调制器产生光学涡旋,再利用CMOS摄像头来捕捉涡旋光斑。采用改进的GS算法对系统相位进行恢复,算法中入射液晶面光振幅与随机输入相位结合进行迭代计算恢复液晶波阵面。因为程序经过多次迭代计算均恢复出涡旋相位,故证实该方法可进行相位恢复。通过计算得出系统的像差,同时利用泽尼克多项式对系统像差进行了定量分析。     

三维锥束OSEM算法中子集序列的研究

有序子集算法的提出提高了迭代算法的图像重建速度,但是三维锥束OSEM算法中的子集个数和子集迭代的顺序都会影响图像重建的收敛速度和质量.文中提出了划分子集序列的方法,该方法通过应用距离加权方案改变子集的迭代顺序,使子集均匀分布,来减小相邻子集的相关性对收敛性的影响,并且采用每次迭代后逐渐减少子集个数,提高图像重建收敛速度...