基于硬件在环方法的混合衍射光学设计用于消色差扩展景深成像
光学
2022-09-07 v1 图像与视频处理
计算物理
摘要
通过数字可微模型结合计算成像对衍射光学元件(DOE)轮廓进行端到端优化,因所得物理装置紧凑而在新兴应用中日益受到关注。尽管近期工作已展示该方法设计光学元件的潜力,其在物理装置中的性能仍受限,并受 DOE 制造伪影、模拟与实测点扩散函数间失配以及标定误差的影响。此外,数字可微模型有效设计 DOE 的计算负担递增,从而限制了可设计 DOE 的尺寸。为克服上述局限,本文提出并研制了以仅相位空间光调制器(SLM)作为编码 DOE 的宽带成像系统。遵循端到端策略,使用配备定量与定性损失函数的卷积神经网络进行优化,产生 SLM 相位图案与图像重建算法的协同设计。成像系统的光学部分为混合式,由作为 DOE 的 SLM 与折射透镜构成。SLM 相位图案通过应用硬件在环(Hardware-in-the-loop)技术优化,该技术因光传播非数值建模而是物理实现,有助于消除图像形成的数值建模与物理现实间的失配。实验中,混合光学通过将 SLM 相位图案光学投影至透镜平面实现,景深范围 0.4–1.9 m。与 Sony A7 III 及 iPhone Xs Max 等复合多透镜光学系统比较表明,所提系统在全聚焦清晰成像方面更优。
引用
@article{arxiv.2203.16407,
title = {Hybrid Diffractive Optics Design via Hardware-in-the-Loop Methodology for Achromatic Extended-Depth-of-Field Imaging},
author = {Samuel Pinilla and Seyyed Reza Miri Rostami and Igor Shevkunov and Vladimir Katkovnik and Karen Eguiazarian},
journal= {arXiv preprint arXiv:2203.16407},
year = {2022}
}
备注
9 pages, 7 figures