[发明专利]一种无透镜成像系统的边缘增强方法

权利要求书

1.一种无透镜成像系统的边缘增强方法，其特征在于，所述无透镜成像系统采用螺旋波带片作为光学掩膜，包括以下步骤：

S1：构建基于无透镜的成像模型；

S2：确定基于螺旋波带片的图像边缘增强重建模型；

S3：根据S1中的成像模型得到整个系统的重建模型；

S4：应用传递函数添加振幅调制项抑制低频噪声；

S5：根据整个系统的重建模型，利用传感器获取到的类全息图进行重建，获得边缘增强图像。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中的成像模型具体为：

其中，O(x,y)为输入函数，T_G(x,y)为掩膜透过率函数，I_holo(x,y)为传感器接收到的类全息图，表示物体和放大的掩膜图像的卷积，h₀(x,y)为无透镜成像传递函数，e(x,y)表示噪声，为h₀(x,y)的共轭，U(x,y)为在虚拟波长λ和在虚拟距离d处传播的衍射波前，U^*(x,y)为U(x,y)的共轭。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述螺旋波带片的透过率函数为：

其中T_SZ(r,θ)为螺旋波带片透过率函数，i为虚数单位，θ为螺旋相位因子；r₁是波带片第一环半径，取l＝1，虚拟波长λ和虚拟物距d满足

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤S2中基于螺旋

波带片的图像边缘增强重建模型为：

其中，I_edge(x,y)为传感器接收到的边缘增强图像，O_edge为原始图像的边缘增强图像，为实现边缘增强的传递函数。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤S2还包括：将孪生像和背景噪声作为误差在去噪过程中去除，只取公式的第一项，取|O_edge|²强度为最后边缘增强的结果，整理公式得到表达式为：

其中，为实现边缘增强的传递函数，H＝iexp[-iπr₁²(u²+v²)]，为h(x,y)的傅里叶变换，u、v为频域坐标；A为振幅调制项，螺旋波带片对应单位矩阵，为傅里叶变换，为傅里叶逆变换。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3具体为，采用T_SZA(r,θ)对应的传递函数进行重建，以获得完整成像：

其中h_SZA(x,y)＝exp[i(θ-(π(x²+y²)/r₁²))]为实现成像的传递函数，为二值化的振幅型螺旋波带片公式；(r,θ)为极坐标系；则要进行完整成像，整个系统的重建模型为：

其中，是h_SZA(x,y)的傅里叶变换，u、v为频域坐标；e为噪声。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S4中，通过振幅调制项在频域对边缘增强的图像进行低频噪声的抑制，包括采用LG项、Bessel项、Airy项、Sinc项来调制传递函数以达到在频域抑制低频噪声，获得更高对比度的图像。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S5包括以下步骤：

S5-1：根据整个系统的重建模型，进而搭建整个系统装置，利用传感器获取类全息图；

S5-2：将获得的类全息图通过计算重建，最后获得边缘增强图像。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤S5-1中，调整掩模版位置使得掩模版中心同传感器中心位于同一水平面。