[发明专利]基于三次二值化调制的快速全视场复数域成像方法及装置

权利要求书

1.一种基于三次二值化调制的快速全视场复数域成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

搭建复数域成像光路，包括：将二维探测器放置在远场或透镜的焦平面上，以得到探测端所在平面的样本对应的光学傅里叶平面；

在所述光路的照明端使用相干光照射整个目标的全视场，并利用空间光调制器进行三次调制二值化照明图案，且在所述光路的探测端利用二维探测器采集三张对应观测样本光学傅里叶平面的光强；其中，包括：

使用相干光源照射所述目标的全视场；

利用计算机产生三张二值化幅度调制图案；

将所述三张二值化幅度调制图案加载到所述空间光调制器上，以通过所述空间光调制器对所述观测样本所在平面的光波进行三次调制，且通过所述二维探测器同步依次测量所述三张二值化幅度调制图案照射样本时对应的光学傅里叶平面的光强；

以及

根据调制的照明图案和所述二维探测器采集到的相应傅里叶光强，利用相位恢复算法重建目标的复数域信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述三张二值化幅度调制图案中的两张图像为互补图案，剩余的二值化幅度调制图案为随机图案。

3.根据权利要求1-2任一项所述的方法，其特征在于，成像的数学模型表示为：

其中，为第k个幅度调制图案，为样本，⊙表示点积运算，为二维傅里叶变换，为相机采集的对应于第k个调制图案的傅里叶强度图案。

4.一种基于三次二值化调制的快速全视场复数域成像装置，其特征在于，包括：

搭建模块，用于搭建复数域成像光路；所述搭建模块进一步用于将二维探测器放置在远场或透镜的焦平面上，以得到探测端所在平面的样本对应的光学傅里叶平面；

处理模块，用于在所述光路的照明端使用相干光照射整个目标的全视场，并利用空间光调制器进行三次调制二值化照明图案，且在所述光路的探测端利用二维探测器采集三张对应观测样本光学傅里叶平面的光强；其中，所述处理模块还用于：

照射单元，用于使用相干光源照射所述目标的全视场；

生成单元，用于利用计算机产生三张二值化幅度调制图案；

测量单元，用于将所述三张二值化幅度调制图案加载到所述空间光调制器上，以通过所述空间光调制器对所述观测样本所在平面的光波进行三次调制，且通过所述二维探测器同步依次测量所述三张二值化幅度调制图案照射样本时对应的光学傅里叶平面的光强；

以及

成像模块，用于根据调制的照明图案和所述二维探测器采集到的相应傅里叶光强，利用相位恢复算法重建目标的复数域信息。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述三张二值化幅度调制图案中的两张图像为互补图案，剩余的二值化幅度调制图案为随机图案。

6.根据权利要求4-5任一项所述的装置，其特征在于，成像的数学模型表示为：

其中，为第k个幅度调制图案，为样本，⊙表示点积运算，为二维傅里叶变换，为相机采集的对应于第k个调制图案的傅里叶强度图案。