[发明专利]一种同轴数字全息自动聚焦方法及系统

权利要求书

1.一种同轴数字全息自动聚焦方法，其特征在于，包括：

获取包含样品的全息图数字矩阵和不包含样品的背景光数字矩阵；所述全息图数字矩阵与所述背景光数字矩阵为基于Gabor同轴全息结构采集得到；

根据所述全息图数字矩阵和所述背景光数字矩阵计算标准化全息图和所述标准化全息图的幅值；

获取自聚焦搜索范围；

根据所述自聚焦搜索范围确定多个重建距离；

对于每个重建距离，采用所述标准化全息图幅值进行全息重建，得到每个重建距离对应的全息重建图，具体过程为：初始化重建参数；所述重建参数包括物面背景μ、所述标准化全息图的相位分布W、物面上背景为0的样品复振幅分布X、迭代次数N和超参数τ；根据所述重建参数，对函数求解，得到重建距离d_k的优化解μ^N、W^N和X^N；其中，·,·表示内积计算，k表示当前迭代次数；P_s(·)表示基于物面约束的投影操作，SFT_τ(·)表示复数域的软阈值函数，H为标准化全息图的幅值，⊙表示矩阵对应元素相乘，*表示卷积，T(-z)表示作用距离为-z的衍射传输点扩散函数，T(z)表示作用距离为z的衍射传输点扩散函数，m表示矩阵的行数，n表示矩阵的列数，L(X,W,μ)为重建目标函数；根据重建距离d_k的优化解μ^N、W^N和X^N得到重建距离d_k对应的全息重建图；

获取每个全息重建图的重建目标函数值；

将重建目标函数值最小的重建距离确定为物体的最佳聚焦位置。

2.根据权利要求1所述的同轴数字全息自动聚焦方法，其特征在于，所述根据所述自聚焦搜索范围确定多个重建距离，具体包括：

将所述自聚焦搜索范围进行n等分，得到n个重建距离。

3.根据权利要求1所述的同轴数字全息自动聚焦方法，其特征在于，所述获取每个全息重建图的重建目标函数值，具体包括：

利用公式获取每个全息重建图的重建目标函数值，其中，||·||₁表示1范数，μ^N1表示每个元素均为μ^N的矩阵，矩阵大小与X^N相同。