技术摘要：
本发明公开了一种基于相位恢复的单透镜计算成像方法。首先在不加成像物的情况下，用平行光照明透镜，在透镜焦前或焦后采集两幅衍射图，用相位恢复算法求出系统的光瞳函数；根据光瞳函数求出系统的实际传递函数，运用系统焦距信息计算出系统的理想传递函数；再用实际传  全部
背景技术：
随着科技水平和人们生活水平的不断提高，人们对获取高像质、高分辨率图像的 需求愈来愈强烈。与此同时，人们对成像设备轻便、低成本的需求也不断增加，这就需要成 像系统实现小型化、简单化，比如单透镜系统属于最简单的光学系统，但是单透镜系统成像 质量往往存在一些缺陷，为了提高成像质量，从事光学设计的工作者们需要在镜头的材料 选择、结构选择以及系统参数优化上花费大量时间，使得加工工艺难度高，光学成像设备成 本也随之增大。因此，成像像质高与成像系统简单化往往是一个矛盾的问题。 目前关于单透镜计算成像问题也有其它相关解决方法。2015年中科院长春光学精 密机械与物理研究所郝建坤在论文《基于计算光学的简单透镜成像技术》中，利用光学传递 函数测量仪测得系统的线扩散函数LSF和调制传递函数MTF，通过它们和点扩散函数PSF的 关系，计算出PSF，然后用去卷积算法复原采集的模糊图像，这种借助额外昂贵硬件设备获 取PSF的方法，像差校正成本高。2019年中科院长春光学精密机械与物理研究所郑云达在论 文《简单光学系统计算成像技术研究》中，专门搭建了实验光路，用光学小孔获得近似点光 源，然后在成像面直接用探测器测量PSF，再对图像去卷积校正图像像差，这种获取PSF的方 法需要专门搭建实验，并且需要光学小孔这些额外硬件，也比较复杂，且工作量大。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供了一种基于相位恢复的单透镜计算成像方法，解决了成像 像质高与成像系统简单化这一矛盾，并且降低像差校正的成本和复杂度。本发明运用相位 恢复算法得到系统的光瞳函数、点扩散函数、传递函数，建立系统的像差校正滤波器，再将 像差校正滤波器用于系统所成像，获得校正后的高分辨率图像。 实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于相位恢复的单透镜计算成像方法， 方法步骤如下： 步骤1)建立平行光照明成像系统，不加成像物，在平行光照明成像系统焦点前或 焦点后移动CCD，采集两幅衍射图，这两幅图均为强度图，分别记作I1、I2，两幅图相对于焦点 的距离分别为d1、d2。 步骤2)根据采集到的强度图I1、I2和它们相对于焦点的距离d1、d2，以及透镜焦距 f，利用相位恢复算法求出平行光照明成像系统的光瞳函数P(x,y)，其中(x,y)为光瞳面任 一点空间坐标。 步骤3)将所求的光瞳函数用角谱衍射传播到焦面，得到焦面的点扩散函数haberr， 对焦面的点扩散函数做傅里叶变换，得到平行光照明成像系统的传递函数Haberr。根据平行 光照明成像系统焦距f得到平行光照明成像系统理想无像差情况下的光瞳函数P00(x,y)，将 4 CN 111580283 A 说　明　书 2/5 页 该理想情况下的光瞳函数P00(x,y)用角谱衍射传播到焦面，可以得到平行光照明成像系统 在理想情况下的点扩散函数hideal，对理想情况下的点扩散函数做傅里叶变换，得到平行光 照明成像系统在理想情况下的传递函数Hideal。 步骤4)根据Haberr和理想情况下的传递函数Hideal，求出平行光照明成像系统的像 差校正滤波器H。 步骤5)在平行光照明成像系统中加入成像物，物的尺寸很小，尽可能接近透镜口 径大小，并且物距远远大于透镜焦距，在像方空间移动CCD采集两幅像，其中一幅像为所能 测得的最清晰像，另一幅像为最清晰像附近任意像，用这两幅光强图像反演出最清晰像的 复振幅。 步骤6)将所求平行光照明成像系统的像差校正滤波器用于所测得的最清晰像中， 便得到校正后的高分辨率清晰像。 本发明与现有技术相比，其显著优点在于： (1)用相位恢复算法求解了成像系统的传递函数，比起用仪器测量系统传递函数， 节省了成本。 (2)一套光路即可完成系统的成像以及系统传递函数的获取，实现系统成像像差 校正，不需要加额外硬件，不需要另外搭建光路，降低了成像系统校正像差的复杂度，节省 时间。 (3)设计算法解决了平行光照明单透镜成像系统的像差校正问题，由于对单透镜 没有要求，可以是任意型号，所以这套校正成像系统像差的算法具有普适性，解决了成像系 统简单化与成像像质高的矛盾。 附图说明 图1为系统成像与像差校正过程的整体光路结构图。 图2为系统光瞳函数的求解光路结构图。 图3为系统光瞳函数算法的求解流程图。 图4为成像系统光路结构图。 图5为本发明在仿真中像差校正的效果对比图：(a)校正前图像，(b)校正后图像。