本發(fā)明涉及相位成像領域，特別涉及一種基于暗條紋邏輯判斷的相位成像設備及方法。

背景技術：

在現有的許多光學成像系統(tǒng)中，光學探測裝置通常是將光子轉為電子，從而只能測量到光場的強度，即信號傅里葉變換幅值的平方，而無法直接測量到光場的相位信息。這主要是因為可見光的電磁場的振動頻率約為10¹⁵Hz，目前沒有電子測量設備能夠捕捉到該振動頻率下的相位信號。微波頻譜的振動頻率相對較低，其頻率覆蓋范圍在百兆到數十千兆Hz，目前有成熟的相位測量器件，該相位測量器件的角分辨率約為0.1度。

為了測量光學范圍內的相位信息，通常采用傅里葉強度測量和相位恢復算法相結合的方法，間接地根據一個圖像的傅里葉變換幅值恢復出其原始圖像。其中，傅里葉相位往往比傅里葉變換幅值更為重要，因為它包含著物體的許多結構信息。丟失了傅里葉相位，重建會變得極其困難。通常，我們把從傅里葉變換幅值的測量中確定出復函數的相位稱為相位恢復(phase retrieval，PR)。目前，相位恢復已經廣泛應用于諸多領域，比如X射線晶體學、光學成像、衍射成像、生物成像、全息、量子成像、天文觀測、傅里葉分析成像(Fourier ptychography)等等。

正是由于相位恢復(PR)具有非常好的應用前景，科學家們?yōu)榻鉀Q相位恢復問題提出了各種各樣的技術和方法。這些技術和方法可以按照每次迭代更新的是單幅圖像還是所有圖像，分為“順序”和“全局”的技術和方法。

其中，應用最廣泛的方法是基于在不同限制中交替投影的思想，這種想法起源于蓋師貝格-撒克斯通(Gerchberg-Saxton，GS)算法。該方法先是設定一個隨機初始猜測值，然后交替強加時域/實域限制(凸集)和傅里葉賦值限制(非凸集)，也即估算丟失相位信息值，得到候選解。該方法實屬誤差約化方法，雖然應用廣泛，但太依賴于初始猜測值，也即信號的先驗知識，而且往往無法獲得最優(yōu)的全局收斂，計算復雜度高。

最近，科學家們提出了一種新的基于凸優(yōu)化的測量重建方法，利用矩陣移位將相位恢復(RP)問題轉為半正定規(guī)劃(semi-definite programming，SDP)問題，實際是將問題移到更高的維度空間，典型的方法如PhaseLift、沃廷格流(Wirtinger flow，WF)、截斷沃廷格流(truncated Wirtinger flow，TWF)、壓縮感知(compressed sensing，CS)等。這些方法往往要求在光學測量系統(tǒng)中加入空間光調制器，即需要施加一組編碼衍射掩模(coded diffraction patterns，CDP)進行相位調制，其掩模的數量為O((log n)⁴)，其中n為信號的長度，O表示復雜度符號。因而，這類方法優(yōu)點在于能獲得全局最優(yōu)解，但對噪聲缺乏魯棒性，而且需要很多次的相位調制，測量次數較多。

以上是現有光學相位測量與重建方法的概況，綜上所述，光學波段因其自身的振動頻率極高，常規(guī)測量設備難以捕捉光場中的相位信息，往往需要依賴間接的測量方法，而傳統(tǒng)的方法大致分為局部最優(yōu)和全局最優(yōu)方法，都具有先天的不足，也即計算復雜度高、對噪聲敏感、測量次數多、相位分辨率差等，不適合實際應用。

此外，目前的用于測量傅里葉變換幅值的方法也存在著許多不足之處：光學傅里葉變換幅值系數在焦平面的中心集中了大部分的大值系數，而在焦平面周圍的系數值較為分散且低，也即傅里葉平面上中心的系數值(低頻)比周圍的系數值(高頻)高出幾個量級，因而常規(guī)的陣列探測器很難同時準確記錄下高頻和低頻信息。這些常規(guī)的陣列探測器不是為了記錄高頻信息而讓低頻信息過飽和，就是為了記錄低頻信息而讓高頻信息丟失，這導致傳統(tǒng)方法在測量上存在不準確性。

因此，在光學相位成像領域亟待一種采用新原理、新方法的相位成像系統(tǒng)以解決現有技術中存在的問題。

技術實現要素：

本發(fā)明目的在于克服現有技術中的計算復雜度高、對噪聲敏感、測量次數多、相位分辨率差等缺陷。

鑒于此，本發(fā)明提供了一種基于暗條紋邏輯判斷的相位成像設備，包括：

光源裝置，配置為向待測物體發(fā)射偏振激光；

擴束準直元件，配置為對所述偏振激光擴束，使得束斑大小與待測物體的大小以及空間光調制器的調制區(qū)域的大小適配；

空間光調制器，配置為通過加載預設的多個相位掩膜對穿透待測物體的偏振激光進行相位調制以形成出射光；

布置在所述出射光方向上的透鏡元件；

陣列探測器，布置在所述透鏡元件像平面上，用于記錄對應于每個相位掩膜的待測物體的二維強度圖像矩陣；

圖像生成裝置，配置為根據所述空間光調制器加載的多個相位掩膜和待測物體的相位取值構建參考庫矩陣，根據所述陣列探測器記錄的對應于每個相位掩膜下的待測物體的二維強度圖像矩陣，判別出每一幅二維強度圖像矩陣中相鄰像素點之間的暗條紋，再結合所述參考庫矩陣獲得相鄰像素點之間的相位比率，根據預設的基準像素點和規(guī)劃路徑生成每一個像素點和所述基準像素點之間累乘比率，進而構建出整個待測物體的相位成像；

所述相位掩膜符合條件其中，等比為物體相鄰像素點間的相位比率，M表示掩模，上標j表示第j個掩模，j＝1,2,3,...,m，m表示掩?？倐€數，下標c和d表示第j個掩模M中某一個像素點的橫坐標和縱坐標。

在本發(fā)明的一些實施方式中，所述空間空間光調制器選用透射式，所述透鏡元件和所述陣列探測器布置在所述透射光線的路徑上；所述光源裝置、擴束準直元件、所述空間光調制器、所述透鏡元件以及所述陣列探測器在同一主光軸上。

在本發(fā)明的一些實施方式中，所述光源裝置選用隨機激光器和偏振元件，所述基于暗條紋邏輯判斷的相位成像設備還包括：

用于布置在所述待測物體和所述透鏡元件之間的非偏振分束器，所述空間光調制器、所述非偏振分束器、所述透鏡元件、所述陣列探測器同軸地布置在第一軸向上，所述光源裝置和所述擴束準直元件同軸地布置第二軸向上，所述第一軸向和所述第二軸向相互垂直；

所述光源發(fā)射偏振激光能夠經由所述擴束準直元件擴束后直接照射在所述非偏振分束器上，再經由所述非偏振分束器反射向所述空間光調制器。

在本發(fā)明的一些實施方式中，所述光源裝置只選用隨機激光器，所述的基于暗條紋邏輯判斷的相位成像設備還包括：

用于布置在所述待測物體和所述透鏡元件之間的偏振分束器；

用于布置在所述待測物體和所述偏振分束器之間的半波片；

所述空間光調制器、所述半波片、所述偏振分束器、所述透鏡元件、所述陣列探測器同軸地布置在第一軸向上，所述光源裝置和所述擴束準直元件同軸地布置第二軸向上，所述第一軸向和所述第二軸向相互垂直；

所述光源發(fā)射的激光能夠經由所述擴束準直元件擴束后直接照射在所述偏振分束器上，再經由所述偏振分束器反射向所述半波片。

在本發(fā)明的一些實施方式中，所述光源裝置包括隨機激光器和偏振元件或直接選用偏振激光器。

在本發(fā)明的一些實施方式中，所述偏振激光為伽馬射線、X射線、紫外光、可見光、紅外光。

在本發(fā)明的一些實施方式中，所述空間光調制器選自基于液晶的空間光調制器、液晶光閥、掩模切換板中的任一種。

在本發(fā)明的一些實施方式中，所述陣列探測器選用弱光陣列探測器時，所述的基于暗條紋邏輯判斷的相位成像設備還包括布置于所述空間光調制器和所述陣列探測器之間的光衰減元件。

在本發(fā)明的一些實施方式中，所述空間光調制器配置為通過加載預設的多個相位掩膜對穿透待測物體的偏振激光進行相位調制以形成出射光包括：

當三維待測物體的像素為s₁×s₂，且s₁＝s₂時，設定相對相位取值q_j的個數為m，q_j的取值為滿足q_j＝e^iθ的任意實數或者虛數，其中θ為相位角，e為自然底數；

根據相對相位取值q_j的個數和取值構建m個1×s₁矩陣，處于該矩陣第一列的像素點設定為基準像素點r，相鄰像素點間的等比為其中j為自然數，*為復共軛符號，即：

構建m個像素為s₁×s₁相位掩膜其中T為轉置符號。

在本發(fā)明的一些實施方式中，根據所述空間光調制器加載的多個相位掩膜和待測物體的相對相位取值構建參考庫矩陣包括：

為待測物體建立m×1的物體參考取值矩陣

將r_obj矩陣拓展為m×m的矩陣

為相位掩模也設置一個1×m相位掩膜參考比率矩陣其中*為復共軛符號；

將矩陣r_pattern拓展為m×m的矩陣

將上述矩陣R_obj和矩陣R_pattern點乘(對應元素相乘)，得到點乘積矩陣B：

當點乘積矩陣B中的元素為1時，則該位置以0替換，當點乘積矩陣B中的元素不為1時，則該位置保持不變仍然記為1，由此獲得由0和1組成大小為m×m的參考庫矩陣R。

在本發(fā)明的一些實施方式中，根據所述陣列探測器記錄的對應于每個相位掩膜下的待測物體的二維強度圖像矩陣，判別出每一幅二維強度圖像矩陣中相鄰像素點之間的暗條紋包括：

針對m幅由所述陣列探測器記錄下的待測物體的實測二維強度圖像矩陣：

其中j＝1,2,3,...,m，將每一幅實測二維強度圖像矩陣中的第一列的像素作為基準像素點，后一列的元素和前一列中處于同行的元素進行比較，若相同，則記為0，若不同則記為1，構建m個矩陣Matrix_au(F^j)＝zeros(s₁,s₂-1)，矩陣Matrix_au(F^j)比實測二維強度圖像矩陣F^j少一列；

將每一幅實測二維強度圖像矩陣中的第一行的像素作為基準像素點，后一行的元素和前一行中處于同列的元素進行比較，若相同，則記為0，若不同則記為1，構建m個矩陣Matrix_bu(F^j)＝zeros(s₁-1,s₂)，矩陣Matrix_bu(F^j)比實測二維強度圖像矩陣F^j少一行。

在本發(fā)明的一些實施方式中，結合所述參考庫矩陣獲得相鄰像素點之間的相位比率包括：

依次提取Matrix_au(F¹)＝zeros(s₁,s₂-1)～Matrix_au(F^j)＝zeros(s₁,s₂-1)中處于相同位置的像素點的值，并將該值依次記錄，查詢參考庫矩陣R的每一列，上述依次記錄的值只可能和參考庫矩陣R中的某一列完全相符，記錄該列所在的列數；

返回到物體參考取值矩陣中查找與該列數相同的行所對應的q_j值；

依次提取Matrix_bu(F¹)＝zeros(s₁,s₂-1)～Matrix_bu(F^j)＝zeros(s₁,s₂-1)中處于相同位置的像素點的值，并將該值依次記錄，查詢參考庫矩陣R的每一列，上述依次記錄的值只可能和參考庫矩陣R中的某一列完全相符，記錄該列所在的列數；

返回到物體參考取值矩陣中查找與該列數相同的行所對應的q_j值。

在本發(fā)明的一些實施方式中，根據所述陣列探測器記錄的對應于每個相位掩膜下的待測物體的二維強度圖像矩陣，判別出每一幅二維強度圖像矩陣中相鄰像素點之間的暗條紋包括：

若在m個矩陣Matrix_au(F^j)＝zeros(s₁,s₂-1)中處于相同位置的像素的值為1的次數不等于m-1次則記錄下該像素點的位置；

若在m個矩陣Matrix_bu(F^j)＝zeros(s₁-1,s₂)中處于相同位置的像素的值為1的次數不等于m-1次則記錄下該像素點的位置。

在本發(fā)明的一些實施方式中，根據預設的基準像素點和規(guī)劃路徑生成每一個像素點和所述基準像素點之間累乘比率，進而構建出整個待測物體的相位成像包括：

根據已獲得待測物體的實際圖像中每一個像素點和相鄰像素點之間的相位比率以及上述被記錄下的位置，重新規(guī)劃出計算該像素點和基準像素點的累乘比率的路經，進而完全構建出待測物體的實際三維圖像，所述路經繞過上述記錄位置。

在本發(fā)明的一些實施方式中，根據預設的基準像素點和規(guī)劃路徑生成每一個像素點和所述基準像素點之間累乘比率，進而構建出整個待測物體的相位成像包括：

根據已獲得待測物體的實際圖像中每一個像素點和相鄰像素點之間的相位比率，規(guī)劃出不同的路徑，計算得到多個每一個像素點和預設的基準像素點之間的累乘比率，并且將該累乘比率進行平均計算，進而根據平均計算后的累乘比率完全構建出待測物體的實際三維圖像。

此外，本發(fā)明還提供了一種基于暗條紋邏輯判斷的相位成像方法，其特征在于，包括：

利用光源向待測物體發(fā)射偏振激光；

利用擴束準直元件擴束，使得束斑大小與待測物體的大小以及空間光調制器的調制區(qū)域的大小適配；

利用空間光調制器向待測物體加載預設的多個相位掩膜，對所述偏振激光進行相位調制后形成出射光或者透射光；

出射光或者透射光經由布置在出射路徑上的透鏡元件，被布置于透鏡元件的像平面上的陣列探測器探測，并記錄下對應于每個相位掩膜的待測物體的二維強度圖像矩陣；

根據所述空間光調制器加載的多個相位掩膜和待測物體的相對相位取值構建參考庫矩陣，根據所述陣列探測器記錄的對應于每個相位掩膜下的待測物體的二維強度圖像矩陣，判別出每一幅二維強度圖像矩陣中相鄰像素點之間的暗條紋，再結合所述參考庫矩陣獲得相鄰像素點之間的相位比率，根據預設的基準像素點和規(guī)劃路徑生成每一個像素點和所述基準像素點之間累乘比率，進而構建出整個待測物體的相位成像；

所述相位掩膜符合條件其中，等比為物體相鄰像素點間的相位比率，M表示掩模，上標j表示第j個掩模，j＝1,2,3,...,m，m表示掩模總個數，下標c和d表示第j個掩模M中某一個像素點的橫坐標和縱坐標。

在本發(fā)明的一些實施方式中，利用空間光調制器向待測物體加載預設的多個相位掩膜，對所述偏振激光進行相位調制后形成出射光或者透射光包括：

當三維待測物體的像素為s₁×s₂，且s₁＝s₂時，設定相對相位取值q_j的個數為m，q_j的取值為滿足q_j＝e^iθ的任意實數或者虛數，其中θ為相位角，e為自然底數；

根據相對相位取值q_j的個數和取值構建m個1×s₁矩陣，處于該矩陣第一列的像素點設定為基準像素點r，相鄰像素點間的等比為其中j為自然數，*為復共軛符號，即：

構建m個像素為s₁×s₁相位掩膜其中T為轉置符號。

在本發(fā)明的一些實施方式中，根據所述空間光調制器加載的多個相位掩膜和待測物體的相對相位取值構建參考庫矩陣包括：

為待測物體建立m×1的物體參考取值矩陣

將r_obj矩陣拓展為m×m的矩陣

為相位掩模也設置一個1×m相位掩膜參考比率矩陣其中*為復共軛符號；

將矩陣r_pattern拓展為m×m的矩陣

將上述矩陣R_obj和矩陣R_pattern點乘(對應元素相乘)，得到點乘積矩陣B：

當點乘積矩陣B中的元素為1時，則該位置以0替換，當點乘積矩陣B中的元素不為1時，則該位置保持不變仍然記為1，由此獲得由0和1組成大小為m×m的參考庫矩陣R。

在本發(fā)明的一些實施方式中，所述陣列探測器記錄的對應于每個相位掩膜下的待測物體的二維強度圖像矩陣，判別出每一幅二維強度圖像矩陣中相鄰像素點之間的暗條紋包括：

針對m幅由所述陣列探測器記錄下的待測物體的實測二維強度圖像矩陣：

其中j＝1,2,3,...,m，將每一幅實測二維強度圖像矩陣中的第一列的像素作為基準像素點，后一列的元素和前一列中處于同行的元素進行比較，若相同，則記為0，若不同則記為1，構建m個矩陣Matrix_au(F^j)＝zeros(s₁,s₂-1)，矩陣Matrix_au(F^j)比實測二維強度圖像矩陣F^j少一列；

將每一幅實測二維強度圖像矩陣中的第一行的像素作為基準像素點，后一行的元素和前一行中處于同列的元素進行比較，若相同，則記為0，若不同則記為1，構建m個矩陣Matrix_bu(F^j)＝zeros(s₁-1,s₂)，矩陣Matrix_bu(F^j)比實測二維強度圖像矩陣F^j少一行。

在本發(fā)明的一些實施方式中，結合所述參考庫矩陣獲得相鄰像素點之間的相位比率包括：

依次提取Matrix_au(F¹)＝zeros(s₁,s₂-1)～Matrix_au(F^j)＝zeros(s₁,s₂-1)中處于相同位置的像素點的值，并將該值依次記錄，查詢參考庫矩陣R的每一列，上述依次記錄的值只可能和參考庫矩陣R中的某一列完全相符，記錄該列所在的列數；

返回到物體參考取值矩陣中查找與該列數相同的行所對應的q_j值；

依次提取Matrix_bu(F¹)＝zeros(s₁,s₂-1)～Matrix_bu(F^j)＝zeros(s₁,s₂-1)中處于相同位置的像素點的值，并將該值依次記錄，查詢參考庫矩陣R的每一列，上述依次記錄的值只可能和參考庫矩陣R中的某一列完全相符，記錄該列所在的列數；

返回到物體參考取值矩陣中查找與該列數相同的行所對應的q_j值。

在本發(fā)明的一些實施方式中，根據所述陣列探測器記錄的對應于每個相位掩膜下的待測物體的二維強度圖像矩陣，判別出每一幅二維強度圖像矩陣中相鄰像素點之間的暗條紋包括：

若在m個矩陣Matrix_au(F^j)＝zeros(s₁,s₂-1)中處于相同位置的像素的值為1的次數不等于m-1次則記錄下該像素點的位置；

若在m個矩陣Matrix_bu(F^j)＝zeros(s₁-1,s₂)中處于相同位置的像素的值為1的次數不等于m-1次則記錄下該像素點的位置。

在本發(fā)明的一些實施方式中，根據預設的基準像素點和規(guī)劃路徑生成每一個像素點和所述基準像素點之間累乘比率，進而構建出整個待測物體的相位成像包括：

根據已獲得待測物體的實際圖像中每一個像素點和相鄰像素點之間的相位比率以及上述被記錄下的位置，重新規(guī)劃出計算該像素點和基準像素點的累乘比率的路經，進而完全構建出待測物體的實際三維圖像，所述路經繞過上述記錄位置。

在本發(fā)明的一些實施方式中，根據預設的基準像素點和規(guī)劃路徑生成每一個像素點和所述基準像素點之間累乘比率，進而構建出整個待測物體的相位成像包括：

根據已獲得待測物體的實際圖像中每一個像素點和相鄰像素點之間的相位比率，規(guī)劃出不同的路徑，計算得到多個每一個像素點和預設的基準像素點之間的累乘比率，并且將該累乘比率進行平均計算，進而根據平均計算后的累乘比率完全構建出待測物體的實際三維圖像。

本發(fā)明提供的基于暗條紋邏輯判斷的相位成像設備及方法，是將偏振激光打在待測物體上，再通過空間光調制器對待測物體進行掩模的調制，使得出射光到達放置在像平面上的陣列探測器，然后將從陣列探測器記錄記錄的對應于每一個相位掩膜的二維圖像矩陣中提取暗條紋，進而獲取出相鄰像素之間的相位差異。為了規(guī)避噪聲的影響，還可以對任意兩點之間的路徑進行重新規(guī)劃以繞過因噪聲影響而誤判的邊界線，以此來計算在該兩點之間路徑上的累乘比率，最終同時獲得待測物體圖像的實部與虛部，也即實現了相位成像。

本發(fā)明提供的基于暗條紋邏輯判斷的相位成像系統(tǒng)及方法，可有效降低相位掩模調制次數，減少測量數，提高測量精度，提高對噪聲的魯棒性，避免了傅里葉幅值測量的不準確性，具有全局最優(yōu)性、計算復雜度低、相位重建精度高等優(yōu)點，可推廣到所有的光學相位測量系統(tǒng)中，具有很好的應用前景。

附圖說明

圖1為本發(fā)明第一實施方式的基于暗條紋邏輯判斷的相位成像設備的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明第二實施方式的基于暗條紋邏輯判斷的相位成像設備的結構示意圖；

圖3為本發(fā)明第三實施方式的基于暗條紋邏輯判斷的相位成像設備的結構示意圖；

圖4為本發(fā)明第四實施方式的基于暗條紋邏輯判斷的相位成像設備的結構示意圖；

圖5為本發(fā)明提供的基于暗條紋邏輯判斷的相位成像設備的方法的流程圖；

圖6為假設待測物體的實際圖像像素為8×8時的示意圖。

具體實施方式

為了使發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面結合附圖和具體實施例對發(fā)明作進一步詳細的說明。雖然附圖中顯示了本公開示例性實施例，然而應當理解，可以以各種形式實現本發(fā)明而不應被這里闡述的實施例所限制。相反，提供這些實施例是為了能夠更透徹的理解本發(fā)明，并且能夠將本發(fā)明的范圍完整的傳達給本領域的技術人員。

實施例1

參照圖1，本發(fā)明的第一實施方式提供了基于暗條紋邏輯判斷的相位成像設備。該相位成像設備包括：光源裝置1、擴束準直元件2、空間光調制器3、透鏡元件4、陣列探測器5以及圖像生成裝置(圖未示)。

該測溫設備的各個部件的連接關系和工作過程可以描述如下：

光源裝置1朝向待測物體6發(fā)射偏振激光，該偏振激光經過擴束準直元件2擴束，使得束斑大小與待測物體6的大小以及空間光調制器3的調制區(qū)域的大小適配。偏振激光穿透待測物體6后抵達空間光調制器3，空間光調制器3通過加載多個相位掩膜對穿透待測物體6的偏振激光進行相位調制后形成出射光，該出射光射向透鏡元件4。陣列探測器5布置在透鏡元件4的像平面上，用于記錄對應于每個相位掩膜的待測物體的二維強度圖像矩陣。

圖像生成裝置根據空間光調制器3加載的多個相位掩膜和待測物體的相對相位取值構建參考庫矩陣。圖像生成裝置根據陣列探測器5記錄的對應于每個相位掩膜下的待測物體6的二維強度圖像矩陣，判別出待測物體6的相鄰像素點在每一幅二維強度圖像矩陣中的暗條紋(存在暗條紋的相鄰像素之間必定存在相位差異)，再結合上述參考庫矩陣獲得相鄰像素點之間的相位比率。圖像生成裝置設定基準像素點且生成每一個像素點和該基礎像素點之間的規(guī)劃路徑，計算待測物體6的每一個像素點和基準像素點之間的累乘比率。在得知待測物體6的每一個像素點和基準像素點之間的累乘比率后，也就實現了整個待測物體6的相位成像。

其中，圖像生成裝置和空間光調制器3以及陣列探測器5可以采用邏輯連接或者電連接的方式，其具體設置位置和光路無關，因此在本發(fā)明的附圖中均未標明圖像生成裝置，但是這不會影響本領域技術人員對于本發(fā)明技術方案的理解。

其中，上述的能夠發(fā)射偏振激光的光源裝置1采用隨機激光器1-1和偏振元件1-2組合的方式或者選用偏振激光器均可以實現發(fā)射偏振激光的目的。偏振激光的波長范圍涵蓋伽馬射線、X射線、紫外光、可見光、紅外光。

其中，空間光調制器3選自基于液晶的空間光調制器、液晶光閥、掩模切換板中的任一種。

其中，若所述陣列探測器5選用弱光陣列探測器(諸如單光子陣列探測器，其探測元件為雪崩二極管陣列APDs)，那么還需要在空間光調制器3與陣列探測器5之間設置光衰減元件7。該光衰減元件7可以對經由空間光調制器3進行相位掩膜調制后的反射光進行衰減，使得反射光的強度在陣列探測器5的測量范圍內。

下面結合一個實例對相位掩膜的獲取、參考庫矩陣的構建、對應于每個相位掩膜下的待測物體6的二維強度圖像中的暗條紋的判別、相鄰像素點之間的相位比率的獲取以及待測物體6的每一個像素點和基準像素點之間的累乘比率的計算分別進行詳細闡述：

現有一個三維待測物體X，像素為s₁×s₂，其空間圖像表示應同時包含實部和虛部，即X＝a+bi，即三維待測物體X相鄰像素點間的相位比率可以為實數a，也可以為虛數bi。

(1)相位掩膜的獲?。?/p>

由空間光調制器加載的相位掩膜需要滿足條件：其中等比為物體相鄰像素點間的相位比率。一個三維待測物體X具有s₁×s₂個像素點，因此像素點之間存在多個不同的相位比率其中m為自然數。M表示掩模，上標j表示第j個掩模，下標c和d表示第j個掩模M中某一個像素點的橫坐標和縱坐標。由上可知，掩膜M的個數等于相位比率的個數。

上述公式應當理解為，在第j個掩膜M中，橫坐標為c+1、縱坐標為d+1的像素點與橫坐標為c、縱坐標為d+1的像素點具有相位比率且與橫坐標為c+1、縱坐標為d的像素點具有相位比率

假設一個復數q_j＝a+ib，其中a和b分別代表q_j的實部和虛部，則其復共軛而q_j和稱為復共軛對。例如：q_j＝i，則q_j＝-i，則q_j＝1，則q_j＝-1，則

在一種特殊的情況下，當三維待測物體的像素為s₁×s₂，且s₁＝s₂時，設定相對相位取值q_j的個數為m，q_j的取值為滿足q_j＝e^iθ的任意實數或者虛數，其中θ為相位角，e為自然底數；

根據相對相位取值q_j的個數和取值構建m個1×s₁矩陣，處于該矩陣第一列的像素點設定為基準像素點r，相鄰像素點間的相位比率為其中j＝1,2,3,4…m，m為自然數，*為復共軛符號，即：

構建m個像素為s₁×s₁相位掩膜其中T為轉置符號。

舉一個具體實例：

假設待測物體6的實際像素為16×16，其實際圖像以矩陣表示為：

且假設q_j有四個值(即m＝4)，又因q_j可以為實數和虛數，那么不妨假設q_j＝i,-i,-1,1。

根據相位取值q_j的個數和取值構建4個1×16的矩陣，處于該矩陣第一列的像素點設定為基準像素點r＝1，相鄰像素點間的等比為即：

f₁＝[1 -i -1 i 1 -i -1 i 1 -i -1 i 1 -i -1 i]；

f₂＝[1 i -1 -i 1 i -1 -i 1 i -1 -i -1 -i 1 i]；

f₃＝[1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1]；

f₄＝[1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1]；

在矩陣f₁中，相鄰兩列的像素間具有相位比率在矩陣f₂中，相鄰兩列的像素間具有相位比率在矩陣f₃中，相鄰兩列的像素間具有相位比率在矩陣f₄中，相鄰兩列的像素間具有相位比率

令其中T為轉置符號，則：

上述四個掩膜M¹～M⁴均滿足條件

(2)參考庫矩陣的建立：

如前所述，待測物體的相對相位取值q_j共有m個，相位掩膜的個數也為m個。由于只需要考慮相鄰像素點的邊界，因此可以先為待測物體建立m×1的物體參考取值矩陣

將r_obj矩陣拓展為m×m的矩陣

為相位掩模也設置一個1×m的相位掩膜參考比率矩陣其中*為復共軛符號；

將矩陣r_pattern拓展為m×m的矩陣

將上述矩陣R_obj和矩陣R_pattern點乘(對應元素相乘)，得到點乘積矩陣B：

當點乘積矩陣B中的元素為1時，則該位置以0替換，當點乘積矩陣B中的元素不為1時，則該位置保持不變仍然記為1，由此獲得由0和1組成大小為m×m的參考庫矩陣R。

舉一個具體實例：

仍然假設q_j＝i,-i,-1,1，先為待測物體建立一個4×1的物體參考取值矩陣r_obj，則將其擴展為4×4的矩陣

為相位掩模也設置一個1×4相位掩膜參考比率矩陣：r_pattern＝[-i i -1 1]；

將矩陣r_pattern拓展為4×4的矩陣

將上述矩陣R_obj和矩陣R_pattern點乘(對應元素相乘)，得到點乘積矩陣B：

當點乘積矩陣B中的元素為1時，則該位置以0替換，當點乘積矩陣B中的元素不為1時，則該位置保持不變仍然記為1，由此獲得由0和1組成大小為m×m的參考庫矩陣

特別地，若r_obj與r_pattern對應元素正序排列時，R為正對角線元素為0其余位置元素為1的矩陣；若r_obj與r_pattern對應元素逆序排列時，R為反對角線元素為0其余位置元素為1的矩陣；若r_obj與r_pattern對應元素亂排列時，R為每行每列只有一個0其余位置元素為1的矩陣。

(3)待測物體的二維強度圖像矩陣中的暗條紋判別

在本實施方式中，像素大小為s₁×s₂的相位掩膜共有m個，因此陣列探測器5測得的對應于每一個相位掩膜的二維強度圖像矩陣應當為m幅，且像素大小同樣為s₁×s₂。

在二維強度圖像矩陣中，如果相鄰像素之間存在有暗條紋，則它們之間必定存在相位差異(即存在相位比率)。

實測的像素為s₁×s₂的j幅待測物體的二維強度圖像為：

當所加載的相位掩膜為M¹時，陣列探測器5實測的二維強度圖像矩陣記為：

當所加載的相位掩膜為M²時，陣列探測器5實測的二維強度圖像記矩陣為：

當所加載的相位掩膜為M³時，陣列探測器5實測的二維強度圖像矩陣記為：

以此類推，當所加載的相位掩膜為M^j時，其中j＝1,2,3,4…m，陣列探測器5實測的二維強度圖像矩陣記為：

針對實測的二維強度圖像矩陣F¹，構建矩陣Matrix_au(F¹)＝zeros(s₁,s₂-1)，即將矩陣F¹的第一列的像素作為基準像素點，后一列的元素和前一列中處于同行的元素進行比較，若相同，則記為0，若不同則記為1。例如：和比較，相同則記為0，不同則記為1；和比較，相同則記為0，不同則記為1，以此類推。因此，矩陣Matrix_au(F¹)比實測矩陣F¹少了一列。

針對實測的二維強度圖像矩陣F¹，構建矩陣Matrix_bu(F¹)＝zeros(s₁-1,s₂)，即將矩陣F¹的第一行的像素作為基準像素點，后一行的元素和前一行中處于同列的元素進行比較，若相同，則記為0，若不同則記為1。例如：和比較，相同則記為0，不同則記為1；和比較，相同則記為0，不同則記為1，以此類推。因此，矩陣Matrix_bu(F¹)比實測矩陣F¹少了一行。

按照相同的方式，對實測的二維強度圖像矩陣F¹～F^j做同樣處理，則共獲得m個Matrix_au＝zeros(s₁,s₂-1)矩陣和m個Matrix_bu＝zeros(s₁-1,s₂)矩陣。在m個Matrix_au＝zeros(s₁,s₂-1)矩陣中，處于相應位置的像素點(處于同一行同一列的像素點)會出現m-1個1和1個0。在m個Matrix_bu＝zeros(s₁-1,s₂)矩陣中，處于相應位置的像素點(處于同一行同一列的像素點)會出現m-1個1和1個0。

舉一個具體實例：

假設像素大小為16×16的相位掩膜共有4個，因此陣列探測器5測得的對應于每一個相位掩膜的二維強度圖像矩陣應當為4幅，且像素大小同樣為16×16。

在二維強度圖像矩陣中，如果相鄰像素之間存在有暗條紋，則它們之間必定存在相位差異(即存在相位比率)。

實測的像素為16×16的4幅待測物體的二維強度圖像矩陣為：

當所加載的相位掩膜為M¹時，陣列探測器5實測的二維強度圖像矩陣記為：

當所加載的相位掩膜為M²時，陣列探測器5實測的二維強度圖像矩陣記為：

當所加載的相位掩膜為M³時，陣列探測器5實測的二維強度圖像矩陣記為：

當所加載的相位掩膜為M⁴時，陣列探測器5實測的二維強度圖像矩陣記為：

針對實測的二維強度圖像矩陣F¹，構建矩陣Matrix_au(F¹)＝zeros(s₁,s₂-1)，即將矩陣F¹的第一列的像素作為基準像素點，后一列的元素和前一列中處于同行的元素進行比較，若相同，則記為0，若不同則記為1。例如：和比較，相同則記為0，不同則記為1；和比較，相同則記為0，不同則記為1，以此類推。因此，矩陣Matrix_au(F¹)比實測矩陣F¹少了一列。

針對實測的二維強度圖像矩F¹，構建矩陣Matrix_bu(F¹)＝zeros(s₁-1,s₂)，即將矩陣F¹的第一行的像素作為基準像素點，后一行的元素和前一行中處于同列的元素進行比較，若相同，則記為0，若不同則記為1。例如：和比較，相同則記為0，不同則記為1；和比較，相同則記為0，不同則記為1，以此類推。因此，矩陣Matrix_bu(F¹)比實測矩陣F¹少了一行。

按照相同的方式，對實測的二維強度圖像矩陣F¹～F⁴做同樣處理，則共獲得4個Matrix_au＝zeros(s₁,s₂-1)矩陣和4個Matrix_bu＝zeros(s₁-1,s₂)矩陣。

(4)相鄰像素點之間的相位比率的獲取

依次提取Matrix_au(F¹)＝zeros(s₁,s₂-1)～Matrix_au(F^j)＝zeros(s₁,s₂-1)中處于相同位置的像素點的值(0或1)，并將該值依次記錄。查詢參考庫矩陣R的每一列，上述依次記錄的值只可能和參考庫矩陣R中的某一列完全相符，記錄該列所在的列數。

返回物體參考取值矩陣中查找與該列數相同的行所對應的q_j值，該q_j值即代表在待測物體的實際圖像中，這一位置的像素點和與其處于同一行、前一列的像素點之間的相位比率。

同樣地，依次提取Matrix_bu(F¹)＝zeros(s₁,s₂-1)～Matrix_bu(F^j)＝zeros(s₁,s₂-1)中處于相同位置的像素點的值(0或1)，并將該值依次記錄。查詢參考庫矩陣R的每一列，上述依次記錄的值只可能和參考庫矩陣R中的某一列完全相符，記錄該列所在的列數。

返回物體參考取值矩陣中查找與該列數相同的行所對應的q_j值，該q_j值即代表在待測物體的實際圖像中，這一位置的像素點和與其處于同一列、前一行的像素點之間的相位比率。

舉一個具體實例：

假設像素大小為16×16的相位掩膜共有4個，因此陣列探測器5測得的對應于每一個相位掩膜的二維強度圖像應當為4幅，且像素大小同樣為16×16。

因此，所構建的Matrix_au＝zeros(s₁,s₂-1)為4個，即Matrix_au(F¹)～Matrix_au(F⁴)，依次提出這四個矩陣中，處于第三行第四列的像素的取值(假設為1、0、1、1)，在參考庫矩陣中進行查詢到所對應的列為第二列，返回物體參考取值矩陣中查找與該列數相同的行(第二行)所對應的q_j值為-i。

該q_j值即代表在待測物體的實際圖像中，第三行第四列的像素點和第三行第三列的像素點之間的相位比率為i。

同樣地，所構建的Matrix_bu＝zeros(s₁,s₂-1)為4個，即Matrix_bu(F¹)～Matrix_bu(F⁴)，依次提出這四個矩陣中，處于第三行第四列的像素的取值(假設為0、1、1、1)，在參考庫矩陣中進行查詢到所對應的列為第一列，返回物體參考取值矩陣中查找與該列數相同的行(第一列)所對應的q_j值為i。

該q_j值即代表在待測物體的實際圖像中，第三行第四列的像素點和第二行第四列的像素點之間的相位比率為i。

(5)待測物體的每一個像素點和基準像素點之間的累乘比率的計算

通過步驟(4)，可以獲得待測物體的實際圖像中每一個像素點和相鄰像素點之間的相位比率，因此，當設定了基準像素點時，即可計算得到任一個像素點和該基準像素點之間的累乘比率，進而完全構建出待測物體的實際三維圖像。

舉一個具體實例：

假設待測物體的實際圖像：假設X_1-1為基準像素點。那么X_3-2和X_1-1之間的比值就等于X_3-2和X_2-2之間的比值、X_2-2和X_1-2之間的比值、X_1-2和X_1-1之間的相位比率的乘積，即X_3-2和X_1-2之間是相鄰像素的相位比率的累乘關系，即累乘比率。

進一步地，當獲知了待測物體的實際圖像中每一個像素點和基準像素之間的累乘相位比率，那么就可以得到該待測物體的實際三維圖像。

在一種特殊的情況下，由于測量噪聲(包括陣列探測器的本征噪聲、散粒噪聲、暗計數、暗電流、由多個光學器件表面所導致的牛頓環(huán)、由空間光調制器基片和液晶像素反射光的相互影響所引起的精細網格線等)的存在，從上述陣列探測器5記錄的對應于不同相位掩膜的待測物體的二維強度圖像矩陣中所提取的暗條紋和相位比率可能存在一些不一致性，即測量噪聲會對暗條紋的判別產生很大的影響，可能會導致誤判率的增加，即不滿足“在m個Matrix_au＝zeros(s₁,s₂-1)矩陣中，處于相應位置的像素點(處于同一行同一列的像素點)會出現m-1個1和1個0。在m個Matrix_bu＝zeros(s₁-1,s₂)矩陣中，處于相應位置的像素點(處于同一行同一列的像素點)會出現m-1個1和1個0”。

由于對應于j個相位掩膜的待測物體的實測二維強度圖像矩陣中相鄰像素間的暗條紋消失(即為0)僅會發(fā)生在一副實測二維強度圖像矩陣中(F¹～F^j之中)，若在所有實測二維強度圖像矩陣中某兩個相鄰像素區(qū)域之間暗條紋出現次數不等于m-1，則該相鄰像素的位置被記錄下來，并且重新規(guī)劃出計算該像素點和基準像素點的累乘比率的路線，該路線繞過上述記錄位置。

舉一個具體實例：

如圖6所示，假設待測物體的實際圖像為8×8，現以8×8的格子來表示待測物體的實際圖像。

假設在4幅實測的二維強度圖像F¹～F⁴中像素X_5-4和X_5-5之間的垂直邊界的相位等比q_j分別為1、1、0、0，在參考庫矩陣中查詢得不到所對應的列，則判斷像素X_5-4和X_5-5之間出現了暗條紋誤判。那么此時需要重新對X_5-5和基準像素間的相位比率計算路徑作出規(guī)劃。假設其原路徑為A，由于X_5-4和X_5-5之間的垂直邊界的暗條紋消失出現誤判，因此為其規(guī)劃新的路徑B以繞開該誤判位置。

在一種更優(yōu)選的實施方式中，為了避免單個路徑計算累乘比率所產生的誤差，可以為每一個像素點至基準像素點規(guī)劃多條計算路徑，以得到多個累乘比率。然后計算得到多個累乘比率的平均值，最后完全構建出待測物體的實際三維圖像。

實施例2

參照圖2，本發(fā)明的第二實施方式提供了一種基于暗條紋邏輯判斷的相位成像設備。該相位成像設備包括：光源裝置1、擴束準直元件2、空間光調制器3、透鏡元件4、陣列探測器5以及圖像生成裝置(圖未示)。

第二實施方式和第一實施方式的不同之處在于空間光調制器3采用透射式，因此透鏡元件4和陣列探測器5布置在透射光線的路徑上。即光源裝置1、擴束準直元件2、物體6、空間光調制器3、透鏡元件4、陣列探測器5在同一主光軸上。

此外，由于空間光調制器3采用透射式，因此其可以布置于物體6的前端，以使得光源裝置1發(fā)射的偏振激光先經由空間光調制器3進行相位掩膜調制以形成透射光線，然后該透射光線再照射物體6。

其中，若所述陣列探測器5選用弱光陣列探測器(諸如單光子陣列探測器，其探測元件為雪崩二極管陣列APDs)，那么還需要在空間光調制器3與陣列探測器5之間設置光衰減元件7。該光衰減元件7可以對經由空間光調制器3進行相位掩膜調制后的反射光進行衰減，使得反射光的強度在陣列探測器5的測量范圍內。

實施例3

參照圖3，本發(fā)明的第三實施方式提供了一種基于暗條紋邏輯判斷的相位成像設備。該相位成像設備包括：光源裝置1、擴束準直元件2、空間光調制器3、透鏡元件4、陣列探測器5以及圖像生成裝置(圖未示)。此外還包括位于物體6和透鏡元件4之間的非偏振分束器8。光源裝置1發(fā)射的偏振激光經由擴束準直元件2擴束后直接照射在非偏振分束器8上。

其中，空間光調制器3、物體6、非偏振分束器8、透鏡元件4、陣列探測器5同軸地布置在第一軸向上，光源裝置1和擴束準直元件2同軸地布置第二軸向上，所述第一軸向和第二軸向相互垂直。

其中，若所述陣列探測器5選用弱光陣列探測器(諸如單光子陣列探測器，其探測元件為雪崩二極管陣列APDs)，那么還需要在空間光調制器3與陣列探測器5之間設置光衰減元件7。該光衰減元件7可以對經由空間光調制器3進行相位掩膜調制后的反射光進行衰減，使得反射光的強度在陣列探測器5的測量范圍內。

其中，光源裝置選用隨機激光器和偏振元件。

實施例4

參照圖3，本發(fā)明的第四實施方式提供了一種基于暗條紋邏輯判斷的相位成像設備。該相位成像設備包括：光源裝置1、擴束準直元件2、空間光調制器3、透鏡元件4、陣列探測器5以及圖像生成裝置(圖未示)。此外還包括位于物體6和透鏡元件4之間的偏振分束器9以及物體6和偏振分束器9之間的半波片10。

其中，光源裝置1采用隨機激光器發(fā)射非偏振激光，該非偏振激光經由擴束準直元件2擴束后直接照射在偏振分束器9上。

其中，空間光調制器3、物體6、半波片10、偏振分束器9、透鏡元件4、陣列探測器5同軸地布置在第一軸向上，光源裝置1和擴束準直元件2同軸地布置第二軸向上，所述第一軸向和第二軸向相互垂直。

其中，若所述陣列探測器5選用弱光陣列探測器(諸如單光子陣列探測器，其探測元件為雪崩二極管陣列APDs)，那么還需要在空間光調制器3與陣列探測器5之間設置光衰減元件7。該光衰減元件7可以對經由空間光調制器3進行相位掩膜調制后的反射光進行衰減，使得反射光的強度在陣列探測器5的測量范圍內。

此外，參照圖5所示，本發(fā)明還提供了一種基于暗條紋邏輯判斷的相位成像方法，包括步驟：

利用光源向待測物體發(fā)射偏振激光；

利用擴束準直元件擴束，使得束斑大小與待測物體的大小以及空間光調制器的調制區(qū)域的大小適配；

利用空間光調制器向待測物體加載預設的多個相位掩膜，對所述偏振激光進行相位調制后形成出射光或者透射光；

出射光或者透射光經由布置在出射路徑上的透鏡元件，被布置于透鏡元件的像平面上的陣列探測器探測，并記錄下對應于每個相位掩膜的待測物體的二維強度圖像矩陣；

根據所述空間光調制器加載的多個相位掩膜和待測物體的相對相位取值構建參考庫矩陣，根據所述陣列探測器記錄的對應于每個相位掩膜下的待測物體的二維強度圖像矩陣，判別出每一幅二維強度圖像矩陣中相鄰像素點之間的暗條紋，再結合所述參考庫矩陣獲得相鄰像素點之間的相位比率，根據預設的基準像素點和規(guī)劃路徑生成每一個像素點和所述基準像素點之間累乘比率，進而構建出整個待測物體的相位成像；

所述相位掩膜符合條件其中，等比為物體相鄰像素點間的相對相位比率，其中m為自然數。M表示掩模，上標j表示第j個掩模，上標j表示第j個掩模，下標c和d表示第j個掩模M中某一個像素點的橫坐標和縱坐標。掩膜M的個數等于相位比率的個數。

其中，所述利用空間光調制器接收穿透待測物體后的偏振激光，并且加載預設的多個相位掩膜對該偏振激光進行相位調制后形成出射光，包括：

當三維待測物體的像素為s₁×s₂，且s₁＝s₂時，設定相對相位取值q_j的個數為m，q_j的取值為滿足q_j＝e^iθ的任意實數或者虛數，其中θ為相位角，e為自然底數；

根據相對相位取值q_j的個數和取值構建m個1×s₁矩陣，處于該矩陣第一列的像素點設定為基準像素點r，相鄰像素點間的相位比率為其中j＝1,2,3,4…m，m為自然數，*為復共軛符號，即：

構建m個像素為s₁×s₁相位掩膜其中T為轉置符號。

其中，圖像生成裝置根據空間光調制器加載的多個相位掩膜和待測物體的相位取值構建參考庫矩陣，包括：

根據所述空間光調制器加載的多個相位掩膜和待測物體的相對相位取值構建參考庫矩陣包括：

為待測物體建立m×1的物體參考取值矩陣

將r_obj矩陣拓展為m×m的矩陣

為相位掩模也設置一個1×m的相位掩膜參考比率矩陣其中*為復共軛符號。

將矩陣r_pattern拓展為m×m的矩陣

將上述矩陣R_obj和矩陣R_pattern點乘(對應元素相乘)，得到點乘積矩陣B：

當點乘積矩陣B中的元素為1時，則該位置以0替換，當點乘積矩陣B中的元素不為1時，則該位置保持不變仍然記為1，由此獲得由0和1組成大小為m×m的參考庫矩陣R。

其中，根據陣列探測器記錄下的對應于每個相位掩膜的待測物體的二維強度圖像矩陣，判別出每一幅二維強度圖像矩陣中相鄰像素之間的暗條紋，包括：

針對m幅由所述陣列探測器記錄下的待測物體的實測二維強度圖像矩陣：

其中j＝1,2,3,...,m，將每一幅實測二維強度圖像矩陣中的第一列的像素作為基準像素點，后一列的元素和前一列中處于同行的元素進行比較，若相同，則記為0，若不同則記為1，構建m個矩陣Matrix_au(F^j)＝zeros(s₁,s₂-1)，矩陣Matrix_au(F^j)比實測二維強度圖像矩陣F^j少一列；

將每一幅實測二維強度圖像矩陣中的第一行的像素作為基準像素點，后一行的元素和前一行中處于同列的元素進行比較，若相同，則記為0，若不同則記為1，構建m個矩陣Matrix_bu(F^j)＝zeros(s₁-1,s₂)，矩陣Matrix_bu(F^j)比實測二維強度圖像矩陣F^j少一行。

其中，結合上述參考庫矩陣獲得相鄰像素點之間的相位比率包括：

依次提取Matrix_au(F¹)＝zeros(s₁,s₂-1)～Matrix_au(F^j)＝zeros(s₁,s₂-1)中處于相同位置的像素點的值，并將該值依次記錄。查詢參考庫矩陣R的每一列，上述依次記錄的值只可能和參考庫矩陣R中的某一列完全相符，記錄該列所在的列數。

返回到物體參考取值矩陣中查找與該列數相同的行所對應的q_j值，該q_j值即代表在待測物體的實際圖像中，這一位置的像素點和與其處于同一行、前一列的像素點之間的相位比率。

同樣地，依次提取Matrix_bu(F¹)＝zeros(s₁,s₂-1)～Matrix_bu(F^j)＝zeros(s₁,s₂-1)中處于相同位置的像素點的值(0或1)，并將該值依次記錄。查詢參考庫矩陣R的每一列，上述依次記錄的值只可能和參考庫矩陣R中的某一列完全相符，記錄該列所在的列數。

返回到物體參考取值矩陣中查找與該列數相同的行所對應的q_j值，該q_j值即代表在待測物體的實際圖像中，這一位置的像素點和與其處于同一列、前一行的像素點之間的相位比率。

其中，根據預設的基準像素點計算待測物體的每一個像素點和基準像素點之間的累乘比率，構建出整個待測物體的相位成像包括：

根據已獲得待測物體的實際圖像中每一個像素點和相鄰像素點之間的相位比率，計算得到的每一個像素點和預設的基準像素點之間的累乘比率，進而完全構建出待測物體的實際三維圖像。

在本發(fā)明的一些實施方式中，根據所述陣列探測器記錄的對應于每個相位掩膜下的待測物體的二維強度圖像矩陣，判別出每一幅二維強度圖像矩陣中相鄰像素點之間的暗條紋包括：

若在m個矩陣Matrix_au(F^j)＝zeros(s₁,s₂-1)中處于相同位置的像素的值為1的次數不等于m-1次則記錄下該像素點的位置；

若在m個矩陣Matrix_bu(F^j)＝zeros(s₁-1,s₂)中處于相同位置的像素的值為1的次數不等于m-1次則記錄下該像素點的位置。

根據預設的基準像素點計算待測物體的每一個像素點和基準像素點之間的累乘比率，構建出整個待測物體的相位成像包括：

根據已獲得待測物體的每一個像素點和相鄰像素點之間的相位比率以及上述被記錄下的位置，重新規(guī)劃出計算該像素點和基準像素點的累乘比率的路經，進而完全構建出待測物體的實際三維圖像，該路經繞過上述記錄位置。

在本發(fā)明的一些實施方式中，根據預設的基準像素點計算待測物體的每一個像素點和基準像素點之間的累乘比率，構建出整個待測物體的相位成像包括：

根據已獲得待測物體的每一個像素點和相鄰像素點之間的相位比率，規(guī)劃出不同的路徑，計算得到多個每一個像素點和預設的基準像素點之間的累乘比率，并且將該累乘比率進行平均計算，進而根據平均計算后的累乘比率完全構建出待測物體的實際三維圖像。

最后應說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制性的。盡管參照實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，但本領域的普通技術人員應當理解，對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。