整个非干涉光场的相位检索算法研究

吴海燕

(安徽三联学院，安徽 合肥 230601)

3D光场重构技术需要预先获取场景的深度信息，但是光场的振荡频率极高，常规光学传感器只能记录光场强度，丢失了包含物体形状细节和深度等的相位信息。相位检索技术是指利用直接测量得到的强度信息通过计算的方法得到相位，为全光场重构进而实现3D显示提供所需要的数据信息。经典的非干涉相位恢复技术通过求解强度传输方程(Intensity Transport Equation，TIE)从强度中恢复相位，在相干光场中获得了广泛应用。还有一种经典算法是迭代算法。其中，迭代相位恢复使用物面和像面的强度数据来恢复输入和输出平面上的光场相位分布[1]，多数时候能够很快地收敛并得到误差较小的结果，但在实际计算中，情况并不是很理想。强度传输方程是Teague[2]于1983 年由亥姆霍兹方程在傍轴近似下首次推导得到的。该方法不是通过传统的衍射计算公式来迭代恢复相位，而是在光强轴向微分以及光强分布已知的情况下，通过数值求解光强传输方程直接地获取相位信息，从而不需要任何的迭代求解过程，但是只适合近场。所以这些经典的算法各自存在优缺点，还有很大的改进空间。

基于两种算法的适用情况，从整个衍射光场出发，本文提出了不同距离的衍射光场的相位检索算法模型，探索了适合整个非干涉光场的相位检索算法的分类。我们根据菲涅尔数[3]将整个衍射光场分为近场、中场和远场。在衍射光场的近场采用TIE方程来获取相位的确定解，中场用TIE方程与角谱迭代[4]融合的方法来恢复相位信息，而在远场直接采用角谱迭代方法来获取相位信息。……