從多個相位編碼衍射圖案中獲取計算超分辨率相位：模擬研究和實驗

??在本文中，我們考慮計算超分辨率反向衍射相位檢索。 光學(xué)裝置是無透鏡的，具有用于孔徑相位編碼的空間光調(diào)制器。 本文重點研究了超分辨率稀疏相位幅度檢索算法的實驗測試。 我們從模擬開始，然后進行物理實驗。 仿真測試和實驗都證明了超分辨率的高質(zhì)量成像系數(shù)為4倍，并且與阿貝標(biāo)準(zhǔn)定義的衍射極限分辨率相比具有明顯的優(yōu)勢。

??計算子像素超分辨率相位重建被考慮用于相位編碼的強度觀測。提出了一種用于無透鏡設(shè)置的迭代算法，其具有用于波前傳播的標(biāo)量Rayleigh-Sommerfeld模型。該算法的基本工具之一是應(yīng)用于相位和幅度的稀疏假設(shè)。通過模擬試驗和實驗證實了算法的有效性。示出了可以以超分辨率因子達到4來實現(xiàn)高級超分辨率，即，重建對象的像素尺寸比傳感器的像素尺寸小四倍。與波長相比，實現(xiàn)的超分辨率高達波長的三分之二。所展示的計算分辨率基本上高于由阿貝標(biāo)準(zhǔn)定義的衍射限制分辨率。

??計劃進一步的工作。首先，我們將使用透射（非反射）SLM，這允許使傳播距離z更小并且以這種方式滿足條件Eq。 （12）。其次，我們計劃在實驗中使用物理相位測試對象，它可以觀察分辨率小于SLM像素大小的細節(jié)。第三，在算法開發(fā)中，將設(shè)計用于波前傳播的傳遞函數(shù)的自適應(yīng)校正。

??最后，我們希望證明，對于較小的自由空間傳播距離，可以實現(xiàn)更令人印象深刻的超分辨率。在我們未來的工作中使用透射SLM而不是反射SLM是其中一個論點。

??我們展示了為z獲得的模擬結(jié)果？ 21.55毫米和z = 1毫米。 USAF測試用于相位建模的實驗。與上面考慮的實驗相反，我們假設(shè)物體像素小于SLM的像素，Δo？ 0.35微米。還記得ΔS嗎？ 1.4μm和ΔSLM？ 4×ΔS。對于實驗，我們僅使用USAF測試的中心部分150×150，以減小重建圖像的尺寸并僅處理USAF測試圖的最小元素。對于rS的子像素分辨率，結(jié)果如圖15所示。 4.如在我們之前的圖中，我們顯示了第一行圖像中的相位重建和真實相位以及第二行中的橫截面。很明顯，重建的分辨率為z的較小距離？與重建z相比，1mm更清晰，更精確？ 21.55毫米，實際上相當(dāng)模糊。橫截面的比較允許對所實現(xiàn)的分辨率進行進一步的定量結(jié)論。

??左截面圖是針對USAF圖像的區(qū)域2-4中的水平橫截面完成的。這些垂直線的寬度等于兩個對象像素。從圖中可以看出，SR-SPAR成功地解決了這兩條線的距離z？ 21.55毫米和z？ 1毫米。雖然z的準(zhǔn)確性？ 1mm基本上更好，我們可以聲稱在兩種情況下都顯示出0.7μm的分辨率（兩條垂直線之間的距離）。

??對于USAF圖像的區(qū)域3-5中的垂直橫截面進行右橫截面圖，其中水平線之間的距離等于一個像素，即0.35μm。我們可以從這個圖中看到SR-SPAR成功解決了z的這些行？ 1毫米并沒有這樣做z？ 21.55毫米。因此，對于z，實現(xiàn)了0.35μm的更好分辨率。對于z，實現(xiàn)了0.7mm的較低分辨率1mm？ 21.55毫米。