[发明专利]反射式离轴数字全息再现像中的噪声抑制新方法

摘要

本发明提出的是一种改善反射式离轴数字全息再现像的质量的方法。采用了高斯核函数抑制零级像，改进的非局部均值滤波抑制散斑噪声。在空域中对再现像进行处理，零级像得到了有效地抑制，与频域法比较，该法抑制零级像效果好，速度较快，适合动态测量。在双核CPU处理频率是2.8GHz，内存2GB的计算机仿真得到如下仿真时间：高斯核函数空域抑制法抑制奖牌零级像用时0.61s，频域高斯高通滤波抑制法用时2.18s。采用改进后的非局部均值滤波在抑制散斑噪声的同时能较好地保持图像中的细节信息，提高再现像质量。

主权项

1.一种改善反射式离轴数字全息再现像的质量的方法，本发明的具体实现步骤如下：a、获取反射式离轴数字全息图；b、零级像的抑制：首先利用高斯核函数与步骤a记录下来的数字全息图卷积提取低频信息，然后利用原数字全息图减去获得的低频信息，最后得到无零级像干扰的数字全息图，在此基础之上，采用菲涅耳积分对无零级像干扰的数字全息图再现，就可以抑制再现像中的零级像；c、散斑噪声的抑制：在步骤b的基础之上，利用改进的非局部均值滤波对散斑噪声进行抑制，设计窗函数截取步骤b结果中的实像，从实像中可以看出图像中存在大量散斑噪声，使图像模糊不清，影响了图像的质量，所以必须对散斑噪声进行抑制；非局部均值滤波(NLM)是由Buades等人提出的，它的基本原理如下：假设一幅含噪图像z={z(i)|i∈Ω}，Ω是图像空间，对其中像素i的估计由公式(1)给出，ML[z](i)=Σj∈Ωw(i,j)z(j)---(1)]]>i是图像中其他像素的加权平均值，w(i，j)是加权系数，取决于像素i和像素j的相似度，取值范围在0到1之间，且∑_jw(i，j)=1；像素i和像素j的相似度与灰度值向量z(N_i)和z(N_j)之间的相似度有关，N_k表示以像素k为中心的方形邻域；w(i，j)的计算式通过一个关于欧氏距离的递减函数，a＞0，表示高斯函数的标准差，w(i，j)的定义如公式(2)所示，w(i,j)=1c(i)exp(-||z(Ni)-z(Nj)||2,a2h2)---(2)]]>其中c(i)是归一化常数，如公式(3)所示：c(i)=Σjexp(-||z(Ni)-z(Nj)||2,a2h2)---(3)]]>参数h是滤波平滑程度，它控制着指数函数的衰减程度，h越大滤波后越平滑，反之，平滑程度越小；这里我们改进了非局部均值滤波的距离，将参数h用当前像素所在窗口内的均值来代替，改进后的非局部均值滤波既能有效地抑制散斑噪声，也能较好的保持边缘，进一步提高再现像质量。