利用过完备相位字典的波前稀疏重建
光学
2024-11-06 v1 机器学习
摘要
波前重建是各种光学系统的关键组成部分，包括自适应光学、干涉测量和相位对比成像。传统重建方法通常采用笛卡尔（像素）基或 Zernike 多项式基。虽然笛卡尔基擅长捕捉高频特征，但它容易过拟合且由于自由度过多而效率低下。Zernike 基能够高效表示常见的光学像差，但难以处理复杂或非标准波前，如光学涡旋、Bessel 光束或具有尖锐间断的波前。本文提出了一种利用过完备相位字典结合稀疏表示技术进行波前重建的新方法。通过构建包含多样化基函数的字典——从 Zernike 多项式到表示光学涡旋和其他复杂模式的专门函数——我们实现了对复杂波前更灵活和高效的表示。此外，实现了可训练的仿射变换以补偿不对准。利用压缩感知和稀疏编码的原理，我们在系数空间中强制稀疏性以避免过拟合并增强对噪声的鲁棒性。
引用
@article{arxiv.2411.02985,
title = {Sparse Reconstruction of Wavefronts using an Over-Complete Phase Dictionary},
author = {S. Howard and N. Weisse and J. Schroeder and C. Barbero and B. Alonso and I. Sola and P. Norreys and A. Döpp},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.02985},
year = {2024}
}