[发明专利]基于压缩传感理论的数字全息成像装置及其成像方法

权利要求书

1.一种基于压缩传感理论的数字全息成像装置，包括图像生成模块、图像采集模块和图像处理模块，所述图像生成模块生成全息图像，所述图像采集模块对图像进行采集压缩后将图像数据传送至所述图像处理模块，所述图像处理模块对图像数据进行3D物体的重构成像；其特征在于：所述图像采集模块包括

数字微镜器件，用于采集和压缩图像生成模块所生成的全息图，从而生成压缩全息图；

透镜，用于汇聚压缩全息图；

单光子检测器，对压缩全息图的光信号进行采集；

A/D转换器，用于将光信号转换成数字信号，并传送至图像处理模块。

2.根据权利要求1所述的基于压缩传感理论的数字全息成像装置，其特征在于：所述单光子检测器包括光线耦合器、超导单光子检测器和计数器；所述光纤耦合器将光信号传送至超导光电子检测器上，并由超导光电子检测器进行单点检测，再由计数器对光子数进行计数。

3.根据权利要求2所述的基于压缩传感理论的数字全息成像装置，其特征在于：所述图像生成模块为马赫增德尔干涉仪。

4.根据权利要求1-3任一项所述的基于压缩传感理论的数字全息成像装置，其特征在于：还包括图像传输模块和图像存储模块，分别用于传输与存储经图像处理模块处理后的图像数据。

5.一种基于压缩传感理论的数字全息成像方法，其特征在于：包括如下步骤

S1：通过图像生成模块生成干涉全息图；

S2：图像采集模块对全息图像进行采集压缩，并将光信号转换成数字信号，再传送至图像处理模块；

S3：图像处理模块先对3D物体进行重构，然后再对恢复图像进行滤波、降噪等图像处理。

6.根据权利要求5所述的基于压缩传感理论的数字全息成像方法，其特征在于：所述步骤S2包括以下步骤：

S21：将干涉全息图投影到数字微镜器件进行采样压缩，形成压缩全息图；

S22：压缩全息图经过透镜的汇聚，收集到单光子检测器中；

S23：单光子检测器对光信号进行单点检测和光电子计数，再通过A/D转换器将光信号转换成数字信号，并传送至图像处理模块。

7.根据权利要求6所述的基于压缩传感理论的数字全息成像方法，其特征在于：所述步骤S3包括以下步骤：

S31：利用压缩感知的重构算法l₁_magic重构在数字微镜器件平面上的同轴全息图；

S32：利用TwIST算法重构出原始3D物体。

8.根据权利要求5-7任一项所述的基于压缩传感理论的数字全息成像方法，其特征在于：还包括步骤S4：经过图像处理模块处理后的图像通过传输模块传输至存储器存储。