(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211222207.4 (22)申请日 2022.10.08 (71)申请人 清华大学深圳国际研究生院 地址 518055 广东省深圳市南 山区西丽 街 道深圳大 学城清华校区A栋二楼 (72)发明人 苏萍　田占全　李丽娜　孙达　 马建设　 (74)专利代理 机构 深圳新创友知识产权代理有 限公司 4 4223 专利代理师 江耀锋 (51)Int.Cl. G06T 5/00(2006.01) G06T 5/10(2006.01) G06T 7/13(2017.01) G06T 17/00(2006.01)G02B 5/18(2006.01) (54)发明名称 一种无透 镜成像系统的边 缘增强方法 (57)摘要 本发明提出了一种无透镜成像系统的边缘增 强方法， 涉及到指纹、 手势、 车牌、 工业零件等边缘 检测领域。 本发 明的基于螺旋波带片无透镜成像 系统的边缘增强方法， 重建得到物体高对比度、 高信噪比的边缘增强图像。 本发 明与传统的透镜 系统相比， 系统体积小、 结构简单、 成本低、 重量 轻， 成像效果更加突出检测主体并增强边缘轮 廓， 降低了背景和噪声的干扰。 本系统也可以进 行无透镜成像， 实现成像和边缘增强的多模态成 像。 方法可行性强， 实用性广， 在全息成像、 FINCH (Fresnelincoherentcorrelationholography， 菲涅耳非相干相关全息成像)等计算成像中都适 用。 权利要求书2页 说明书6页 附图5页 CN 115471425 A 2022.12.13 CN 115471425 A 1.一种无透镜成像系统的边缘增强方法， 其特征在于， 所述无透镜成像系统采用螺旋 波带片作为 光学掩膜， 包括以下步骤： S1： 构建基于无透 镜的成像模型； S2： 确定基于 螺旋波带片的图像边 缘增强重建模型； S3： 根据S1中的成像模型 得到整个系统的重建模型； S4： 应用传递 函数添加振幅调制项抑制低频噪声； S5： 根据整个系统 的重建模型， 利用传感器获取到的类全息图进行重建， 获得边缘增强 图像。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 步骤S1中的成像模型 具体为： 其中， O(x,y)为输入函数， TG(x,y)为掩膜透过率函数， Iholo(x,y)为传感器接收到的类 全息图， 表示物体和 放大的掩膜图像的卷积， h0(x,y)为无透镜成像传递函数， e(x,y)表示 噪声， 为h0(x,y)的共轭， U(x,y)为在虚拟波长λ和在虚拟距离d处传播的衍射波 前， U*(x,y)为U(x,y)的共 轭。 3.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述螺 旋波带片的透过率 函数为： 其中TSZ(r, θ )为螺旋波带片透过率函数， i为虚数单位， θ为螺旋相位因子； r1是波带片 第一环半径， 取l ＝1， 虚拟波长 λ和虚拟物 距d满足 4.根据权利要求3所述的方法， 其特 征在于， 步骤S2中基于 螺旋 波带片的图像边 缘增强重建模型为： 其中， Iedge(x,y)为传感器接收到的边缘增强图像， Oedge为原始图像的边缘增强图像， 为实现边 缘增强的传递 函数。 5.根据权利要求4所述的方法， 其特征在于， 步骤S2还包括： 将孪生像和背景噪声作为 误差在去噪过程中去除， 只取公式的第一项， 取|Oedge|2强度为最后边缘增强的结果， 整理公 式得到表达式为： 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115471425 A 2其中， 为实现边缘增强的传递函数， H＝iexp [‑iπr12(u2+ v2)]， 为h(x,y)的傅里叶变换， u、 v为频域坐标； A为振幅调制项， 螺旋波带片对应单位矩阵， 为傅里叶变换， 为傅里叶逆变换。 6.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 步骤S3具体为， 采用TSZA(r, θ )对应的传递 函数进行重建， 以获得完整成像： 其中hS Z A(x ,y)＝exp[i(θ ‑(π(x2+y2)/r12))]为实现成像的传递函数， 为二值化 的振幅型螺旋波带片公式； (r, θ )为极 坐标系； 则要 进行完整成像， 整个系统的重建模型为： 其中， 是hSZA(x,y)的傅里叶变换， u、 v为频域坐 标； e为噪声。 7.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 步骤S4中， 通过振幅调制项在频域对边缘 增强的图像进行低频噪声的抑制， 包括采用LG项、 Bessel项、 Airy项、 Sinc项来调制传递函 数以达到在频域抑制低频噪声， 获得 更高对比度的图像。 8.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 步骤S5包括以下步骤： S5‑1： 根据整个系统的重建模型， 进 而搭建整个系统装置， 利用传感器获取类全息图； S5‑2： 将获得的类全息图通过计算重建， 最后获得边 缘增强图像。 9.根据权利要求8所述的方法， 其特征在于， 步骤S5 ‑1中， 调整掩模版位置使得掩模版 中心同传感器中心位于同一水平面。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115471425 A 3