基于单次傅里叶变换的分段衍射算法

针对单次傅里叶变换算法(S-FFT算法)受到采样定理的约束,衍射面画幅尺寸和有效内容像素数无法灵活控制,很容易出现衍射面画幅尺寸大小与衍射距离不匹配的情况,本文提出了一种分段衍射算法。首先,在采样数、光的波长、初始衍射面大小确定的情况下,利用拆分的衍射距离比控制最终衍射面画幅尺寸。然后,对单次衍射计算结果与分段衍射计算结果进行了图像相似度对比。实验表明,分段衍射算法可在画面强度分布不变的情况下,提高有效像素数目,数据量增加了2~3个数量级。此外,文章分析了造成误差的一个主要原因来自有效数据分辨率提高后,细节分布与低分辨率像素值之间的差别。在图像细节较丰富时,其差别较大。因此这种差别应视为优于直接计算的一种结果。本算法能够获得更加清晰的图像细节,灵活调整衍射面画幅尺寸,使得S-FFT算法在大衍射距离问题计算中能发挥其算法优势。