本發明公開了一種低質量數字全息圖像的重建方法及系統，所述方法包括：計算原始圖像的初始重建圖像的原始頻譜；以連續梯度閾值收斂為原則，迭代計算原始頻譜水平和垂直方向的梯度增長因子；基于迭代計算得到梯度增長因子，從水平和垂直兩方向同時計算預測譜；基于初始重建圖像的原始頻譜和預測譜，計算全息圖像的重建譜；響應于重建譜收斂，利用傅里葉逆變換處理全息圖像的重建譜，得到全息圖像的重建圖像。本發明能夠對低質量重建數字全息圖像進行重建，得到的數字全息圖像具有全面的細節信息，重建后的數字全息圖像能夠提升觀察者的視覺效果。

技術領域

本發明涉及一種低質量數字全息圖像的重建方法及系統，屬于圖像處理技術領域。

背景技術

數字全息已經研究了多年，主要用于測量形狀或可見光光譜下的顯微成像。數字全息術在這類應用中受到青睞，因為所觀察到的物體通常非常小，而且激光的波長很短，足以滿足采樣理論。一些研究人員使用10.6-縱峰m激光實現了人體大小的數字全息觀測與紅外熱成像儀。

近年來，一些研究者對如何利用可見光光譜對大型天體進行全面觀測進行了研究，并取得了一定的進展。例如，一種可調放大方法在632.8nm激光下觀察直徑為60mm的大硬幣：將硬幣放置在距離電荷耦合裝置(CCD)1.5米處，以達到衍射極限，最終得到大硬幣的完整重構。

通常，當應用數字全息成像到大的物體(即其中對象維度遠大于照明激光的波長)，特別是對于反射物體，采樣理論和激光的散斑噪聲會影響重建圖像的質量。如前所述，物體與CCD之間的距離大到足以滿足采樣理論。假設當物體較大，CCD和對象之間的距離較小，整個實驗是在衍射極限下進行，許多更高頻率的對象信息將丟失，重建圖像的質量不好。此外，當反射物體被球面波照射時，由于漫反射的作用，重建的圖像會包含大量的散斑噪聲。如果待觀測的表面有很多細節的物體，斑點噪聲會對觀測質量產生負面影響。

如何消除散斑噪聲是許多研究者關注的焦點?，F有技術中包括：一種選擇合適的孔徑函數來降低散斑噪聲的方法，該方法首先匹配全息圖的孔徑大小和記錄參數，然后對重建圖像進行反卷積；包括一種利用連續旋轉照明光源產生的多個全息圖來降低散斑噪聲的方法，還包括一種利用圓偏振照明光束和旋轉線性偏振參考光束獲得多個全息圖，并降低散斑噪聲的方法。

由于光學透鏡和激光的計算復雜、機械操作繁瑣，這些降低噪聲的方法復雜且無法有效提高重建圖像的質量，使用現有的降低噪聲的方法不能對低質量重建數字全息圖像進行重建，無法全面獲得數字全息圖像的細節信息。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的不足，提供一種低質量數字全息圖像的重建方法及系統，對低質量重建數字全息圖像進行重建，得到的數字全息圖像具有全面的細節信息。為達到上述目的，本發明是采用下述技術方案實現的：

第一方面，本發明提供了一種低質量數字全息圖像的重建方法，所述方法包括如下步驟：

獲取原始圖像的初始重建圖像的原始頻譜；

以連續梯度閾值收斂為原則，迭代計算原始頻譜水平和垂直方向的梯度增長因子；

基于迭代計算得到梯度增長因子，從水平和垂直兩方向同時計算預測譜；

基于初始重建圖像的原始頻譜和預測譜，計算全息圖像的重建譜；

響應于重建譜收斂，利用傅里葉逆變換處理全息圖像的重建譜，得到全息圖像的重建圖像。

結合第一方面，優選地，若全息圖像的重建譜不收斂，則重新初始化迭代參數并返回迭代計算原始頻譜水平和垂直方向的梯度增長因子的步驟。