本发明涉及超透镜消色差成像，具体涉及一种氧化石墨烯超透镜消色差成像方法及装置。
背景技术：
1、超构表面能够在微观尺度上精细操纵光的偏振、相位和振幅，为平面光学元件的开发提供了新的解决方案。具有亚波长厚度的超构透镜通过特殊的二维结构的排列能够轻松实现多功能。基于超构透镜的应用引起了学术界和工业界的极大兴趣，例如全息、贝塞尔光束、可调节超构透镜和成像。然而，由于超构透镜内在特性，使得其相位的变化依赖于波长，这就导致了色散的问题，限制了超构透镜的广泛应用。宽带色差的消除是一个不可忽视的问题。
2、目前，色差的存在已经严重影响了透镜在非单色光照明下的成像性能，限制了其在光学聚焦和成像领域的应用范围。同时，单片衍射透镜在宽波段衍射效率低、色散严重等问题。因此，如何发明一种超透镜消色差成像方法，能够消除色差，解决单片衍射透镜在宽波段衍射效率低、色散严重等问题，成为亟需解决的问题。
技术实现思路
1、为此，本发明提供一种氧化石墨烯超透镜消色差成像方法及装置，解决单片衍射透镜在宽波段衍射效率低、色散严重等问题。
2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种氧化石墨烯超透镜消色差成像方法，包括：
3、根据瑞利-索末菲衍射公式，计算获得go超透镜的聚焦特性；
4、根据单波长长焦深预设目标函数及所述go超透镜的聚焦特性，通过遗传算法对所述go超透镜的环结构参数进行逆向设计，并进行迭代优化，获得单波长长焦深go超透镜；
5、根据所述单波长长焦深go超透镜的逆向设计策略，对所述遗传算法进行优化，获得优化的遗传算法；根据消色差长焦深预设目标函数及所述go超透镜的聚焦特性，通过所述优化的遗传算法对所述go超透镜的环结构参数进行逆向设计，并进行迭代优化，获得消色差长焦深go超透镜；
6、通过所述消色差长焦深go超透镜对目标图像进行成像，获得编码图像；通过rdbgan模型对所述编码图像进行解码，获得重建图像。
7、作为一种氧化石墨烯超透镜消色差成像方法的优选方案，所述go超透镜的聚焦特性的表达式为：
8、
9、式中，e(f)为焦距处的电场分布；f为焦距，amax为最大环半径；e1(r1)为go超透镜对入射光束的振幅和相位调制后的电场分布；k＝2π/λ，为波数，λ为入射光在真空中的波长；r1为第1级环半径；i为虚数单位，i2＝﹣1。
10、作为一种氧化石墨烯超透镜消色差成像方法的优选方案，在通过遗传算法对所述go超透镜的环结构参数进行迭代优化，获得所述单波长长焦深go超透镜的过程中，当rgo环结构参数满足连续第一迭代次数未发生改变的收敛条件时，停止迭代优化；
11、在通过所述优化的遗传算法对所述go超透镜的环结构参数进行迭代优化，获得所述消色差长焦深go超透镜的过程中，当rgo环结构参数满足连续第二迭代次数未发生改变的收敛条件时，停止迭代优化。
12、作为一种氧化石墨烯超透镜消色差成像方法的优选方案，所述单波长长焦深预设目标函数的表达式为：
13、
14、式中，其中i为目标焦深δf内的光场强度；a＝[a1,a2,a3,…,as]，aq为go超透镜的第q级rgo环的半径，q＝1,2,3,…,s，s为总环数；fi为δf内的各个焦距，i＝1,2,3,…,n，n为总的焦距个数；λ为入射光波长，w是go超透镜的各rgo环的线宽。
15、作为一种氧化石墨烯超透镜消色差成像方法的优选方案，所述消色差长焦深预设目标函数的表达式为：
16、
17、式中，其中i为目标焦深δf内的光场强度；a＝[a1,a2,a3,…,as]，aq为go超透镜的第q级rgo环的半径，q＝1,2,3,…,s，s为总环数；fi为δf内的各个焦距，i＝1,2,3,…,n，n为总的焦距个数；λj为不同入射光波长，j＝1,2,3,…,m,m为总的波长数；w是go超透镜的各rgo环的线宽；为每个波长的入射光在各个焦距处的光场强度的平均值。
18、本发明还提供一种氧化石墨烯超透镜消色差成像装置，基于以上一种氧化石墨烯超透镜消色差成像方法，包括：
19、聚焦特性获取模块，用于根据瑞利-索末菲衍射公式，计算获得go超透镜的聚焦特性；
20、单波长长焦深go超透镜获取模块，用于根据单波长长焦深预设目标函数及所述go超透镜的聚焦特性，通过遗传算法对所述go超透镜的环结构参数进行逆向设计，并进行迭代优化，获得单波长长焦深go超透镜；
21、消色差长焦深go超透镜获取模块，用于根据所述单波长长焦深go超透镜的逆向设计策略，对所述遗传算法进行优化，获得优化的遗传算法；根据消色差长焦深预设目标函数及所述go超透镜的聚焦特性，通过所述优化的遗传算法对所述go超透镜的环结构参数进行逆向设计，并进行迭代优化，获得消色差长焦深go超透镜；
22、重建图像获取模块，用于通过所述消色差长焦深go超透镜对目标图像进行成像，获得编码图像；通过rdbgan模型对所述编码图像进行解码，获得重建图像。
23、作为一种氧化石墨烯超透镜消色差成像装置的优选方案，所述聚焦特性获取模块中，所述go超透镜的聚焦特性的表达式为：
24、
25、式中，e(f)为焦距处的电场分布；f为焦距，amax为最大环半径；e1(r1)为go超透镜对入射光束的振幅和相位调制后的电场分布；k＝2π/λ，为波数，λ为入射光在真空中的波长；r1为第1级环半径；i为虚数单位，i2＝﹣1。
26、作为一种氧化石墨烯超透镜消色差成像装置的优选方案，所述单波长长焦深go超透镜获取模块中，在通过遗传算法对所述go超透镜的环结构参数进行迭代优化，获得所述单波长长焦深go超透镜的过程中，当rgo环结构参数满足连续第一迭代次数未发生改变的收敛条件时，停止迭代优化；
27、所述消色差长焦深go超透镜获取模块中，在通过所述优化的遗传算法对所述go超透镜的环结构参数进行迭代优化，获得所述消色差长焦深go超透镜的过程中，当rgo环结构参数满足连续第二迭代次数未发生改变的收敛条件时，停止迭代优化。
28、作为一种氧化石墨烯超透镜消色差成像装置的优选方案，所述单波长长焦深go超透镜获取模块中，所述单波长长焦深预设目标函数的表达式为：
29、
30、式中，其中i为目标焦深δf内的光场强度；a＝[a1,a2,a3,…,as]，aq为go超透镜的第q级rgo环的半径，q＝1,2,3,…,s，s为总环数；fi为δf内的各个焦距，i＝1,2,3,…,n，n为总的焦距个数；λ为入射光波长，w是go超透镜的各rgo环的线宽。
31、作为一种氧化石墨烯超透镜消色差成像装置的优选方案，所述消色差长焦深go超透镜获取模块中，所述消色差长焦深预设目标函数的表达式为：
32、
33、式中，其中i为目标焦深δf内的光场强度；a＝[a1,a2,a3,…,as]，aq为go超透镜的第q级rgo环的半径，q＝1,2,3,…,s，s为总环数；fi为δf内的各个焦距，i＝1,2,3,…,n，n为总的焦距个数；λj为不同入射光波长，j＝1,2,3,…,m,m为总的波长数；w是go超透镜的各rgo环的线宽；为每个波长的入射光在各个焦距处的光场强度的平均值。
34、本发明具有如下优点：根据瑞利-索末菲衍射公式，计算获得go超透镜的聚焦特性；根据单波长长焦深预设目标函数及所述go超透镜的聚焦特性，通过遗传算法对所述go超透镜的环结构参数进行逆向设计，并进行迭代优化，获得单波长长焦深go超透镜；根据所述单波长长焦深go超透镜的逆向设计策略，对所述遗传算法进行优化，获得优化的遗传算法；根据消色差长焦深预设目标函数及所述go超透镜的聚焦特性，通过所述优化的遗传算法对所述go超透镜的环结构参数进行逆向设计，并进行迭代优化，获得消色差长焦深go超透镜；通过所述消色差长焦深go超透镜对目标图像进行成像，获得编码图像；通过rdbgan模型对所述编码图像进行解码，获得重建图像。本发明结合光学元件和计算成像手段，通过优化前端光学设计，结合深度学习后处理算法对图像进行复原，实现全可见光谱全彩成像，解决单片衍射透镜在宽波段衍射效率低、色散严重等问题。本发明推广优化了遗传算法逆设计理论，成功将其从单波长领域拓展至多波长范畴，设计了一种多波长消色差长焦深go超透镜，解决了已知的多波长消色差go超透镜在成像上常受限于其设计的特定焦距，极大地制约了其成像范围的问题；同时，本发明提出了基于生成对抗网络的计算成像方法，用rdbgan对编码图像进行解码，进而重建出高质量的图像。
1.一种氧化石墨烯超透镜消色差成像方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种氧化石墨烯超透镜消色差成像方法，其特征在于，所述go超透镜的聚焦特性的表达式为：
3.根据权利要求2所述的一种氧化石墨烯超透镜消色差成像方法，其特征在于，在通过遗传算法对所述go超透镜的环结构参数进行迭代优化，获得所述单波长长焦深go超透镜的过程中，当rgo环结构参数满足连续第一迭代次数未发生改变的收敛条件时，停止迭代优化；
4.根据权利要求3所述的一种氧化石墨烯超透镜消色差成像方法，其特征在于，所述单波长长焦深预设目标函数的表达式为：
5.根据权利要求4所述的一种氧化石墨烯超透镜消色差成像方法，其特征在于，所述消色差长焦深预设目标函数的表达式为：
6.一种氧化石墨烯超透镜消色差成像装置，采用权利要求1-5任一项所述的一种氧化石墨烯超透镜消色差成像方法，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的一种氧化石墨烯超透镜消色差成像装置，其特征在于，所述聚焦特性获取模块中，所述go超透镜的聚焦特性的表达式为：
8.根据权利要求7所述的一种氧化石墨烯超透镜消色差成像装置，其特征在于，所述单波长长焦深go超透镜获取模块中，在通过遗传算法对所述go超透镜的环结构参数进行迭代优化，获得所述单波长长焦深go超透镜的过程中，当rgo环结构参数满足连续第一迭代次数未发生改变的收敛条件时，停止迭代优化；
9.根据权利要求8所述的一种氧化石墨烯超透镜消色差成像装置，其特征在于，所述单波长长焦深go超透镜获取模块中，所述单波长长焦深预设目标函数的表达式为：
10.根据权利要求9所述的一种氧化石墨烯超透镜消色差成像装置，其特征在于，所述消色差长焦深go超透镜获取模块中，所述消色差长焦深预设目标函数的表达式为：
