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全息技術(shù)可以“凍結(jié)（freezes）”物體的波陣面（wave front），并通過干涉原理實(shí)現(xiàn)了“無透鏡成像”。它作為一種典型的干涉技術(shù)，具有直接傳遞相位信息和一次曝光捕獲三維信息的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于材料科學(xué)和生物醫(yī)學(xué)中的定量相位成像。然而，由于受到相位共軛波前的干擾，全息重構(gòu)（Holographic reconstruction）過程中會(huì)產(chǎn)生孿生像，即一個(gè)原始像（虛像）、一個(gè)共軛像（實(shí)像），分別對(duì)稱地位于全息圖的兩邊，在解決反演（inverse）問題時(shí)會(huì)出現(xiàn)模糊重構(gòu)的現(xiàn)象，這是全息圖成像質(zhì)量差的主要原因。

在過去的幾十年中，研究人員們嘗試過各種方法來消除孿生像。例如，相位檢索(phase retrieval)法，它是一種雙面約束迭代算法，可以限制重構(gòu)區(qū)域。除此之外，在線全息可以實(shí)現(xiàn)高空間帶寬利用率和高穩(wěn)定性的單次成像；可見光全息技術(shù)可在重構(gòu)過程中引入透鏡，以解決孿生像問題。然而，在x射線和γ射線全息照相技術(shù)中，透鏡的效果較差；在電子發(fā)射全息技術(shù)中，光源靠近物體，使得透鏡的空間非常有限。最近，人們又提出了一種基于深度學(xué)習(xí)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)全息重構(gòu)方法，但這種數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法，需要大量輸入數(shù)據(jù)才能完成特定的任務(wù)。

在本項(xiàng)工作中，研究人員首先通過傅里葉分析對(duì)波的傳播特性進(jìn)行物理建模，他們發(fā)現(xiàn)重構(gòu)物體和孿生像的稀疏度存在明顯的差異：對(duì)焦的物體具有銳利邊緣，而離焦的孿生像則是漫散射圖像。基于這一發(fā)現(xiàn)，他們提出了一種物理驅(qū)動(dòng)的壓縮感知（