数字全息中有限空间带宽限制的解决方案

无透镜数字全息能够在不受光学透镜性能限制的情况下实现宽场显微成像。然而，传统的全息成像通常依赖放大光学系统来补偿图像传感器捕获的全息图分辨率低的问题。由于采样率不足导致的混叠误差，重建图像的空间分辨率从根本上受到全息图空间带宽的制约。本研究利用角度调制技术分析了欠采样全息图中角谱的空间分布。混叠复制函数被识别为采样频率倍数的相位调制函数，其空间频率分量连续延伸至复制区域。光学成像仿真表明，突破数字全息图空间带宽限制进行图像重建是可行的。特别是，具有正交特性的高阶衍射场可以通过上采样过程被有效消除。通过逐步移除高阶项并应用基于学习的去噪算法，实现了宽场高分辨率光学成像。该方法表明，仅凭捕获的低分辨率全息图即可重建高分辨率图像，从而克服了数字全息中有限空间带宽带来的限制。