相干衍射成像是一种通过测量衍射场的强度分布来获得物体的二维或三维物体形貌的成像技术。作为一种有效的无透镜成像方式,相干衍射成像可以实现不受透镜装置限制的分辨率,因而被广泛应用于x射线实验、电子光学激光器、高谐波光源,以及材料科学、计量学、生物学等领域。迭代式相位恢复算法在相干衍射成像技术中发挥着重要作用,然而,在相干衍射成像系统中会不可避免的引入噪声,影响了迭代式相位恢复算法的恢复效果。目前用于相干衍射成像的降噪算法不多,能够保留再现目标细节信息的降噪算法更少。因此,此条件下的降噪变得尤为重要。本文通过改进现有的多强度相位恢复算法来提高算法的鲁棒性,这也是相干衍射成像中的一项重要任务。重点研究在成像系统的不同阶段产生的噪声类型,充分论述了其对成像系统的影响。因此,本文的目的是通过对相干衍射成像系统引入噪声的分析,提出一种鲁棒性高的相位恢复算法,使相干衍射成像系统可以使用含有噪声的衍射图像来获得高质量的重建结果,其主要内容如下:(1)首先,通过分析噪声对相干衍射成像系统的影响,提出一套新的改进算法,得出了最合理的降噪方案,即在CCD采集时引入的噪声和直接在图像上引入噪声是等价的。其次,展示了所提方法的数值仿真和实验结果,验证其有效性并与最先进的算法进行比较。最后,在不同的模拟噪声条件下测试了现有的三种算法。主要针对于非局部均值在图像块之间相似性衡量、权重参数选择等问题进行研究,并对其改进算法进行了探究,使之与鲁棒性多强度相位算法结合在一起。除此之外,分析了常见噪声模型以及常用图像降噪质量评价方法,完成噪声条件下对目标光场的重构,扩展了相干衍射成像的应用。最后搭建实验台,实验验证数值仿真所得结论。(2)设计了不同等级的噪声条件下的基于幅-相加权反馈和平滑约束的抗噪算法,其可实现在不同迭代阶段,使用不同参量的空间频率滤波器,把高频权重削弱,从而达到有效减小噪声的干扰,取得较好的恢复效果。接着对已有算法和所提新算法进行了仿真计算,量化讨论了它们的恢复效果。最后,对实验数据进行重构计算,得到的重构结果和仿真结论一致,验证了所提新算法的有效性和优越性。实验验证结果表明,该算法在无需任何噪声先验的条件下,可提升现有轴向多图像迭代式相位恢复算法对噪声的鲁棒性,且该算法适用性高,具有良好的收敛性。(3)提出了基于奇异值分解的抗噪声多强度相位恢复算法。将奇异值分解引入振幅-相位恢复算法,在振幅-相位恢复算法取平均值之后,对恢复的图像进行奇异值分解,奇异值较小的分量认为是噪声,保留奇异值较大的分量,将奇异值较小的分量置为0。通过数值模拟实验可以看出,通过奇异值分解,不仅可以去除测量过程中所引入的噪声,而且还可以充分利用自然图像稀疏的特性,加快振幅-相位恢复算法的收敛,且具有更少的算法运行时间。