技术特征：
1.一种无支持域约束的相位恢复波前检测方法，应用于光强图像采集场景，在激光器的出射光路上依次布置有扩束器、待测平板、会聚透镜、图像传感器，其特征在于，该方法包括以下步骤：s1：移动图像传感器，在不同的离焦距离采集n幅含有待测平板波前误差的离焦衍射光斑；s2：分别设置会聚透镜的焦距f、口径d、波长λ，每一幅离焦衍射光斑的离焦位置z
k
，优化步长为h
phase
，测量面初始的复振幅g
s
(x,y)设置为全一矩阵；s3：设置图像传感器的像素大小δd
u
×
δd
v
及像素数m0×
n0，对采集到的第j幅衍射光斑进行裁剪、归一化处理，获取维度为m
×
m的有效光斑s4：基于标量衍射理论，将测量面初始的复振幅g
s
(x,y)衍射计算到第j个离焦面，得到第j个离焦面的衍射光场，公式为：并用s3处理后得到的第j幅有效光斑做振幅替换，得到振幅替换后的衍射光场s5：对于第j个离焦面，使用第k个离焦面的衍射光斑进行相位梯度计算，k≠j，并对估计得到的复振幅的相位进行优化，得到优化后的衍射光场公式为：s6：将s5计算得到的第j个离焦面衍射计算到下一个离焦面第j’个离焦面，公式为：并做符号替换j
′
＝j，并用s3处理的后的衍射光斑做振幅替换s7：迭代次数t加1，重复步骤s5～s6，直到t≥t，t表示迭代总数；s8：从第j个离焦面，将s5计算得到的优化后的衍射光场逆衍射回待测波前面，得到重建的光场。2.根据权利要求1所述的无支持域约束的相位恢复波前检测方法，其特征在于，步骤s3中，采用质心法对采集到的第j幅衍射光斑进行裁剪。3.根据权利要求1所述的无支持域约束的相位恢复波前检测方法，其特征在于，步骤s4中，所述的标量衍射理论为菲涅尔衍射。4.根据权利要求1所述的无支持域约束的相位恢复波前检测方法，其特征在于，步骤s4中，用s3处理后得到的第j幅有效光斑做振幅替换的公式为：
式中，arg[ ]代表取相位操作，为振幅替换后的衍射光场。5.根据权利要求1所述的无支持域约束的相位恢复波前检测方法，其特征在于，步骤s4中，第j个离焦面为第1个离焦面。6.根据权利要求1所述的无支持域约束的相位恢复波前检测方法，其特征在于，步骤s5中，进行相位梯度计算的目标函数为：式中，和是和i
j
(u,v)的归一化强度，是用第k个衍射面衍射光斑计算得到的第j个离焦面的衍射光斑强度值；w
jk
(u,v)是权重参数，用以去除低信噪比值像素点。7.根据权利要求6所述的无支持域约束的相位恢复波前检测方法，其特征在于，步骤s5中，进行相位梯度计算的方法为：式中，im[]代表取虚部，通过下式计算通过下式计算式中，δz
jk
是第j个衍射面和第k个衍射面之间的距离，g
jk
(u,v)表示第k个衍射面衍射光斑计算得到的第j个离焦面的的复振幅。8.根据权利要求1所述的无支持域约束的相位恢复波前检测方法，其特征在于，步骤s8中，计算重建的光场公式为：式中，δz
1j
是第1个衍射面和第j个衍射面之间的距离。
技术总结
本发明公开了一种无支持域约束的相位恢复波前检测方法，不需要支持域的先验知识即可实现波前的快速重建，通过将一个随机估计值任意衍射到一个离焦面后，再离焦面反复迭代获取离焦面的波前相位，最后逆衍射回待测波前面。本发明通过直接在离焦面迭代衍射计算取代传统的在待测波前面与光强测量测量面之间的迭代，增加了强度信息，提高了算法对宽松支持域的容忍度，进一步提高了算法的收敛精度。进一步提高了算法的收敛精度。进一步提高了算法的收敛精度。
技术研发人员：白剑 赵磊 李月佳
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：2022.06.14
技术公布日：2022/9/6