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1、碩士學(xué)位論文基于多圖像迭代相位恢復(fù)技術(shù)的計(jì)算成像特性研究COMPUTATIONALIMAGINGBASEDONITERATIVEMULTI-IMAGEPHASERETRIEVALTECHNIQUES沈成哈爾濱工業(yè)大學(xué)2018年6月國內(nèi)圖書分類號(hào)：TH741.8學(xué)校代碼：10213國際圖書分類號(hào)：681.7密級(jí)：公開工學(xué)碩士學(xué)位論文基于多圖像迭代相位恢復(fù)技術(shù)的計(jì)算成像特性研究碩士研究生：沈成：導(dǎo)師：劉正君教授申請(qǐng)學(xué)位：工學(xué)碩士學(xué)科：儀器科學(xué)與技術(shù)所在單位：自動(dòng)化測(cè)試與控制系答辯日期：2018年6月授予學(xué)位單位：哈爾
2、濱工業(yè)大學(xué)ClassifiedIndex:TH741.8U.D.C:681.7DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringCOMPUTATIONALIMAGINGBASEDONITERATIVEMULTI-IMAGEPHASERETRIEVALTECHNIQUESCandidate：ShenChengSupervisor：Prof.LiuZhengjunAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：Instr
3、umentScienceandTechnologyAffiliation：DepartmentofAutomaticMeasurementandControlDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文摘要二維相干光場(chǎng)可由一對(duì)振幅和相位函數(shù)簡(jiǎn)單刻畫。但由于可見光波段頻率遠(yuǎn)超目前探測(cè)器響應(yīng)頻率，所以相位測(cè)量一直是公認(rèn)的難題。在目前各種相位測(cè)量手段中，迭代式相位恢復(fù)技術(shù)由于
4、實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)單、對(duì)成像物體性質(zhì)不敏感等特點(diǎn)而受到廣泛關(guān)注。首先被提出的單圖像相位恢復(fù)算法受到孿生像、對(duì)初值敏感等問題的困擾，于是之后研究人員設(shè)計(jì)出了多圖像相位恢復(fù)技術(shù)。該類算法可以對(duì)復(fù)值樣品進(jìn)行計(jì)算成像，因此在生物成像領(lǐng)域前景廣闊。本文研究工作圍繞多圖像迭代式相位恢復(fù)技術(shù)展開，詳細(xì)討論了該技術(shù)的幾個(gè)要點(diǎn)?；谝呀?jīng)取得的多圖像并行迭代式相位恢復(fù)算法在衍射成像系統(tǒng)中的研究成果，設(shè)計(jì)了幾類新的重構(gòu)方案，主要對(duì)其成像特性進(jìn)行了詳細(xì)研究。本課題主要研究?jī)?nèi)容總結(jié)如下：(1)通過理論分析和仿真模擬的手段，討論了多圖像迭代式相位恢
5、復(fù)技術(shù)中的含參光學(xué)變換和計(jì)算結(jié)構(gòu)這兩個(gè)重要組成部分。從時(shí)頻分析的角度，比較了傳統(tǒng)的單圖像算法和多圖像算法，證明了多圖像算法對(duì)初值不敏感、消除孿生像、無需物面支撐、降低設(shè)備采樣率要求等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，對(duì)比了串行和并行計(jì)算結(jié)構(gòu)，從優(yōu)化理論的幾何學(xué)分析角度，給出了兩種計(jì)算結(jié)構(gòu)的解釋，為新算法設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。(2)為了保證重構(gòu)算法在一些特殊場(chǎng)合(如光子數(shù)稀少的情況)下的有效性，需要考慮實(shí)驗(yàn)噪聲的影響，同時(shí)對(duì)算法的噪聲魯棒性進(jìn)行提升。首先對(duì)實(shí)驗(yàn)噪聲進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模，仿真觀察不同類型的噪聲對(duì)多圖像迭代式相位恢復(fù)算法重構(gòu)效果的影
6、響；然后設(shè)計(jì)了一種針對(duì)散粒噪聲的抗噪方案，并在兩類典型的計(jì)算成像系統(tǒng)中驗(yàn)證了該抗噪方案的有效性。(3)目前，無透鏡成像系統(tǒng)中像素欠采樣的問題制約著最終的成像分辨率，所以首先對(duì)像素欠采樣進(jìn)行了討論和建模；然后將基于插值和重構(gòu)的圖像超分辨算法融入多圖像迭代式相位恢復(fù)技術(shù)中，提出了一種抗噪的像素超分辨軸向多圖像迭代式相位恢復(fù)算法，詳細(xì)論證了各個(gè)可變參量對(duì)算法迭代和重構(gòu)結(jié)果的影響，并用實(shí)驗(yàn)證明了該算法具有大視場(chǎng)成像和像素超分辨的能力，從而實(shí)現(xiàn)具有相位恢復(fù)能力的高通量成像。(4)研究了一種結(jié)合多層衍射模型和傅里葉疊層成像技
7、術(shù)的復(fù)值物體三維成像技術(shù)。其中采用了光場(chǎng)重聚焦的手段預(yù)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，將其作為后續(xù)迭代算法的初始化，可以有效提升算法的收斂速度；并用三維相干傳遞函數(shù)理論推-I-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文導(dǎo)了系統(tǒng)的理論分辨率，這對(duì)指導(dǎo)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)具有積極意義；最終用水綿海藻樣品的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了該計(jì)算成像方案的三維成像效果?？偟膩碚f，本課題的研究成果為基于多圖像迭代式相位恢復(fù)算法的計(jì)算成像技術(shù)提供了新思路，解決了目前該技術(shù)中噪聲干擾和像素欠采樣的問題，并介紹了一種三維復(fù)振幅成像模式。這將促進(jìn)該類技術(shù)在多個(gè)研究領(lǐng)域中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：
8、計(jì)算成像；相位恢復(fù)；光學(xué)變換；噪聲；像素超分辨；三維成像-II-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文Abstract2Dcoherentlightfieldcanbebrieflyillustratedbyapairofamplitudeandphasefunctions.However,thephasemeasurementisacknowledgedasadifficult
