一种扩展光学成像景深的方法及系统与流程

技术特征：

1.一种扩展光学成像景深的方法，其特征在于，所述方法包括：

将薄散射介质置于原始光学成像系统的出瞳处与成像面之间，所述薄散射介质对所述出瞳处的成像波前进行随机相位调制，利用图像探测器对所述成像面进行记录，得到散斑图像；

利用预设散斑相关方法对所述散斑图像进行重建计算，得到大景深图像。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用预设散斑相关方法对所述散斑图像进行重建计算，得到大景深图像具体包括：

对所述散斑图像进行自相关计算，得到所述散斑图像的自相关分布；

按照预设中间区域范围，截取所述散斑图像的自相关分布的中间部分，对所述中间部分进行傅里叶变换运算并取模，得到功率谱；

利用预设迭代相位恢复算法对所述功率谱进行物面恢复计算，得到所述大景深图像。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述散斑图像的自相关计算公式如下：

其中，Ac(x,y)表示散斑图像I(x,y)的自相关分布，FT{}表示傅里叶变换，| |²表示模平方运算，FT^-1{}表示逆傅里叶变换；

所述按照预设中间区域范围，截取所述散斑图像的自相关分布的中间部分，对所述中间部分进行傅里叶变换运算并取模，得到功率谱具体包括：利用窗函数W(x,y)截取所述散斑图像的自相关分布的中间部分，对所述中间部分进行傅里叶变换运算并取模，得到功率谱，公式如下：

E(kx,ky)＝|FT{Ac(x,y)W(x,y)}| (2)。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用预设迭代相位恢复算法对所述功率谱进行物面恢复计算，得到所述大景深图像包括：

对第k次迭代的输入gk(x,y)进行傅里叶变换，得到第k次迭代的频域复振幅分布其中，定义空域中的一随机猜测g1(x,y)作为所述预设迭代相位恢复算法的第1次迭代的输入，(x,y)表示空域坐标，(kx,ky)表示频域坐标，|Gk(kx,ky)|表示第k次迭代的频域振幅，表示第k次迭代的频域相位；

将所述功率谱E(kx,ky)求算数平方根得到频谱振幅将频谱振幅作为约束条件，对所述第k次迭代的频域复振幅分布进行约束修正，得到修正后的第k次迭代的频域复振幅分布

对所述修正后的第k次迭代的频域复振幅分布进行逆傅里叶变换，以得到第k次迭代的输出g′k(x,y)；

对所述第k次迭代的输出进行物面约束修正，以得到下一次迭代的输入，物面约束条件的具体计算公式如下：

其中，gk+1(x,y)表示第k+1次迭代的输入，β表示预设反馈系数，g′k(x,y)表示第k次迭代的输出，gk(x,y)表示第k次迭代的输入，S1表示非零元素个数的估计值，S2表示物面几何支撑的区域估计值；

当所述迭代次数达到预设迭代次数时，退出迭代，并将最后一次迭代的输出作为所述大景深图像。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述薄散射介质置于原始光学成像系统的出瞳处与成像面之间的任意位置。

6.一种扩展光学成像景深的系统，其特征在于，所述系统包括：

散斑图像获取模块，用于将薄散射介质置于原始光学成像系统的出瞳处与成像面之间，所述薄散射介质对所述出瞳处的成像波前进行随机相位调制，利用图像探测器对所述成像面进行记录，得到散斑图像；

大景深图像获取模块，用于利用预设散斑相关方法对所述散斑图像进行重建计算，得到大景深图像。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述大景深图像获取模块具体包括：

自相关计算模块，用于对所述散斑图像进行自相关计算，得到所述散斑图像的自相关分布；

功率谱计算模块，用于按照预设中间区域范围，截取所述散斑图像的自相关分布的中间部分，对所述中间部分进行傅里叶变换运算并取模，得到功率谱；

迭代相位恢复计算模块，用于利用预设迭代相位恢复算法对所述功率谱进行物面恢复计算，得到所述大景深图像。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述散斑图像的自相关计算公式如下：

其中，Ac(x,y)表示散斑图像I(x,y)的自相关分布，FT{}表示傅里叶变换，| |²表示模平方运算，FT^-1{}表示逆傅里叶变换；

所述功率谱计算模块具体用于：利用窗函数W(x,y)截取所述散斑图像的自相关分布的中间部分，对所述中间部分进行傅里叶变换运算并取模，得到功率谱，公式如下：

E(kx,ky)＝|FT{Ac(x,y)W(x,y)}| (2)。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述迭代相位恢复计算模块具体用于：

对第k次迭代的输入gk(x,y)进行傅里叶变换，得到第k次迭代的频域复振幅分布其中，定义空域中的一随机猜测g1(x,y)作为所述预设迭代相位恢复算法的第1次迭代的输入，(x,y)表示空域坐标，(kx,ky)表示频域坐标，|Gk(kx,ky)|表示第k次迭代的频域振幅，表示第k次迭代的频域相位；

将所述功率谱E(kx,ky)求算数平方根得到频谱振幅将频谱振幅作为约束条件，对所述第k次迭代的频域复振幅分布进行约束修正，得到修正后的第k次迭代的频域复振幅分布

对所述修正后的第k次迭代的频域复振幅分布进行逆傅里叶变换，以得到第k次迭代的输出g′k(x,y)；

对所述第k次迭代的输出进行物面约束修正，以得到下一次迭代的输入，物面约束条件的具体计算公式如下：

其中，gk+1(x,y)表示第k+1次迭代的输入，β表示预设反馈系数，g′k(x,y)表示第k次迭代的输出，gk(x,y)表示第k次迭代的输入，S1表示非零元素个数的估计值，S2表示物面几何支撑的区域估计值；

当所述迭代次数达到预设迭代次数时，退出迭代，并将最后一次迭代的输出作为所述大景深图像。

10.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述薄散射介质置于原始光学成像系统的出瞳处与成像面之间的任意位置。