南京理工在可编程无透镜全息相机领域取得新进展

研究团队提出的LIP成像框架基于“空域-频域联合优化”策略，从两个维度同时提升成像性能（图2）：在空域方面，综合考虑频谱采样、角视场与信号完整度等要素，提出了FZA最优参数的空域设计准则，以最大程度地保证中心频谱的采样与避免混叠伪影的发生，并实现成像视场与成像分辨率的平衡；在频域方面，通过可编程液晶显示器（Liquid Crystal Display，LCD）实现对FZA中心孔径的“偏移”调制，等效为在频域中采集多子孔径信息，并利用并行算法对各子孔径复振幅进行融合，进一步提升重建图像的分辨率与信噪比。这一联合优化策略不仅突破了传统静态掩模所面临的重建不适定性问题，也赋予LIP系统在不同场景下灵活切换编码数量与模式的能力，从而实现成像质量与成像速度的自适应调节。

图2.基于空域-频域联合优化的无透镜成像框架原理演示。(A), (B)空域像素精确采样与最优参数匹配；(C), (D)频域FZA偏移调制与并行合成

基于自主研发的小型化LIP成像模组，研究团队通过静态分辨率与动态实时成像两方面实验，系统性验证了LIP在成像分辨率、成像信噪比以及混叠伪影抑制等方面的成像性能。与传统静态调制无透镜成像方法相比，所提出的LIP在测试标准分辨率靶标与复杂彩色纹理目标时，分辨率提高2.5倍，信噪比增强3 dB，能够抑制高分辨时易出现的混叠伪影（图3）。

图3.LIP的静态分辨率表征与复杂物体成像测试结果。(A)实验场景示意图；(B)分辨率测试结果；(C), (D)复杂彩色纹理目标测试结果