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相似文献
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1.
电子全息法三维物场逐层分析   总被引:1,自引:0,他引:1  
成铎  郝志琦 《光子学报》1996,25(12):1071-1076
本文叙述了一种三维物场的定量再现、分析方法,其中采用了电子全息法,它包括:1)三维物场全息图的数字记录,2)全息图面上复振幅分布的数字再现,3)三维物场的逐层再现。由此可以获得整个三维物场的信息,这一方法以CCD摄象机作为记录介质,然后把由CCD采集的数字全息图输入计算机,利用频谱滤波法经过傅里叶变换、频谱分离、反傅里叶变换再现出全息图面上的复振幅。在此基础上借助频域衍射公式可再现出任何一层(平行于全息图面)上的图象。这样,我们用这一数字再现和逐层分析的方法便可研究三维物场的一些特性,如物体在其中的位置等。整个再现过程是由计算机软件实现,其中采用了二维快速傅里叶变换算法,再现过程可在几分钟内完成。本文同时还给出了这一数字再现方法的空间分辨率,并且通过计算机模拟展示了一个理想三维物场的再现过程及再现结果。最后指出了这一方法存在的问题及未来的应用前景。  相似文献   

2.
电子学全息干涉术用于温度场测量   总被引:11,自引:4,他引:7  
赵建林  谭海蕴 《光学学报》2002,22(12):447-1451
探讨了用电子学全息干涉术(双称数字全息干涉术)测量温度场分布及其变化的可行性,利用所设计的全息干涉实验光路,对一电烙铁头部周围温度场分布进行了实时全息记录,进而利用一维快速傅里叶变换及数字滤波处理再现出了反映温度场分布的全息干涉条纹图样,实验结果表明,与传统的光学全息干涉术相比,电子学全息干涉术借助于高分辨率CCD记录及高速计算机数字处理技术,从而可实现光学全息图的数字化记录、存储和重现。同时,利用再现物场相位倍增原理还可实现对干涉条纹数目的倍增,或利用物场相位分布的直接计算精确获取任意两点间的相位差,从而提高测量精度。此外,由于能够在不改变光路的前提下以较高的重复频率完成光学全息图的记录,电子学全息干涉术可以用于记录三维物场的变化并接近实时地再现和测量三维物场的变化规律,因此是一种极有发展前途的新型实时全息干涉计量技术。  相似文献   

3.
杨鑫  焦述铭  宋强  马国斌 《光学学报》2021,41(22):49-55
基于现有的相位空间光调制器,提出并实现了计算机制相位彩虹全息近眼显示.指出带限条件下物光在全息面上相位分布的计算及高频闪耀光栅纵向色散的控制是实现相位彩虹全息的关键要素.在计算相位彩虹全息图时,首先利用带限条件下的角谱衍射算法获取全息面上物光的复振幅分布,并利用双向误差扩散算法将复振幅分布编码为相位分布.然后,对参考光对应的高频闪耀光栅的相位进行编码,得到计算机制相位彩虹全息图.最后,设计了包含白色点光源、准直透镜、空间光调制器、4f滤波系统及目镜的全息彩色近眼显示系统,并通过光学再现获得了相位彩虹全息近眼显示效果,证明了所提方法的有效性.  相似文献   

4.
邓丽军  王辉  马利红 《光子学报》2014,39(12):2168-2173
为提高数字全息再现像视角,提出一种基于滤波成像的数字全息技术来实现大视角的三维物体面型测量.利用离轴像面数字全息技术,通过在4F相干图像处理系统的空间频谱面处放置可移动的低通滤波器,使满足CCD分辨率的物光波与参考光波干涉形成全息图,并控制低通滤波及成像区域分别记录不同谱段的子全息图.再现时,首先对子全息图进行数字傅里叶变换,重构对应频谱段,并对频谱段进行拼接形成完整的物光频谱|而后通过数字再现获得大视角的数字全息再现像.利用该方法测量了圆柱形表面(光滑的缝纫针)的三维形貌,并取得了较好的实验结果.  相似文献   

5.
基于数字闪耀光栅的位相全息图光电再现优化   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
于瀛洁  王涛  郑华东 《物理学报》2009,58(5):3154-3160
针对利用液晶空间光调制器(LC-SLM)进行全息图光电再现过程中,再现像面存在多级衍射像造成单一像能量利用率低的问题,提出了一种在位相全息图中加载数字闪耀光栅的方法,以提高全息图光电再现中单一衍射像的衍射效率.分析了闪耀光栅作为衍射光学元件的特性及其对光波进行位相调制的原理,并阐述了在LC-SLM中加载数字闪耀光栅对位相全息图光电再现时像面能量分布的影响.搭建了基于LC-SLM的位相全息图光电再现实验系统.理论分析表明:在其他条件不变的情况下,加载竖直(或水平)槽向周期为2 pixels的数字闪耀光栅可使 关键词: 全息光电再现 位相全息图 数字闪耀光栅 液晶空间光调制器  相似文献   

6.
菲涅耳数字全息成像系统的脉冲响应分析   总被引:1,自引:1,他引:0  
岑裕庭 《光学技术》2012,38(1):104-108
数字全息成像由CCD记录数字全息图后经过计算机数值重建物光波场,这个过程从傅里叶变换角度看等同于数字全息图的频谱分析。讨论了数字成像系统的脉冲响应函数,并分别推导了其实像、虚像、零级像在平面波和球面波照射下的波前复振幅分布。结果表明,实像和虚像是移位的夫琅和费衍射分布,而零级像是CCD光瞳的菲涅耳衍射分布,且与参考光波前分布无关。  相似文献   

7.
三维超声驻波场的数字全息测量与重建研究   总被引:3,自引:3,他引:0  
利用数字全息干涉术研究了超声驻波场的三维分布特征,由所记录的不同角度的超声驻波场的数字全息图,经数值再现,得到了超声驻波场的强度和相位差分布图,进而由迭代重建算法重建出超声驻波场的三维分布曲线。结果表明,数字全息干涉术与迭代重建算法相结合是测量与重建三维超声驻波场的一种方便有效方法。  相似文献   

8.
基于滤波成像的大视角数字全息技术   总被引:1,自引:1,他引:0  
为提高数字全息再现像视角,提出一种基于滤波成像的数字全息技术来实现大视角的三维物体面型测量.利用离轴像面数字全息技术,通过在4F相干图像处理系统的空间频谱面处放置可移动的低通滤波器,使满足CCD分辨率的物光波与参考光波干涉形成全息图,并控制低通滤波及成像区域分别记录不同谱段的子全息图.再现时,首先对子全息图进行数字傅里叶变换,重构对应频谱段,并对频谱段进行拼接形成完整的物光频谱;而后通过数字再现获得大视角的数字全息再现像.利用该方法测量了圆柱形表面(光滑的缝纫针)的三维形貌,并取得了较好的实验结果.  相似文献   

9.
在数字全息研究中,为了充分利用CCD器件有限的卒间带宽积,常采用同轴全息记录.然而用同轴全息图再现时,再现物光波和共轭物光波是混在一起无法分开的.有效消除同轴全息图再现光波场中的共轭像是数字全息应用中的一项关键技术.基于菲涅耳衍射运算和逆运算,提出一种用同轴数字全息图重构物光波面的迭代算法.该方法利用同轴全息图再现时,再现物光波和共轭物光波衍射特性的不同来剔除共轭物光波成分,从而将再现物光波成分有效分离出,实现单幅同轴全息图的物光波面数值重构.计算机模拟实验证明了该方法简单易行.  相似文献   

10.
研究设计了一种多模式现代光学数字全息成像实验教学系统.该系统可通过多光路模式与CcD技术相结合建立并记录数字全息图频率场,采用不同数学算法和程序实现全息图的全数字化重构再现与图像的三维测量,并通过界面设计详细演示数字全息成像的原理与过程.  相似文献   

11.
In this letter, we demonstrate sectional image reconstruction and three-dimensional microscopy of small particles. We demonstrate sectional image reconstruction and holographic methods to obtain 2D and 3D images of small particles. A single hologram is sufficient to obtain a section containing only the focused parts of the reconstructed image. One can obtain images of different plane sections of a specimen in addition to its 3D display. The reconstruction of a digital hologram is based on the plane-wave expansion of the diffracted wave fields using Fourier optics (this method is also known as the angular spectrum method). With this method, the object-to-hologram distance can be quite small because the minimum-distance requirement does not apply. Furthermore, numerical reconstruction of transparent objects by this method may be interesting for micro-structure measurement.  相似文献   

12.
Particle digital in-line holography with spherical wave recording   总被引:6,自引:0,他引:6  
In this paper, we propose a method of digital in-line holography of particle. A diverging spherical beam is used for illumination in recording hologram, the complex amplitude distribution generated by particle field at a single plane located in the Fresnel diffraction region is recorded by CCD, and a plane beam for reconstructing hologram, then, the magnified image can be obtained by numerical reconstruction in computer. This procedure can be interpreted by Fourier optical theory and the theoretical analysis have been done in detail, the experimental results, the air freshener being subject, are also given.  相似文献   

13.
范爽  张亚萍  王帆  高云龙  钱晓凡  张永安  许蔚  曹良才 《物理学报》2018,67(9):94203-094203
分层角谱算法可用于三维物体全息图的生成计算,在计算时间、占用内存和算法复杂度方面占有优势.本文基于强度图和深度图的分层角谱算法,对多波长采样进行分析,有效抑制混频现象,实现了真彩色物体的计算全息图生成.针对分层角谱算法重建时产生的散斑噪声问题,引入Gerchberg-Saxton(GS)算法,提出基于分层角谱算法的GS算法.通过计算比较引入GS算法前后再现像的均方根误差和峰值信噪比,证明该算法可有效地抑制散斑噪声,提高全息图的再现像质量,更适用于复杂形貌三维物体的计算.  相似文献   

14.
数字无透镜傅里叶变换全息术中非傍轴及离焦像差的校正   总被引:2,自引:0,他引:2  
对数字无透镜傅里叶变换全息图直接采用逆傅里叶变换进行物场的数值重建时.需要满足两个条件:第一,全息图的记录过程必须满足傍轴近似条件,否则再现过程中会产生非傍轴像差;第二,记录全息图时物平面与参考点光源到全息图记录平面的距离必须相等,否则再现过程中会产生离焦像差.理论分析了非傍轴及离焦记录条件下数字无透镜傅里叶变换全息图的灰度分布特点,并提出了相应的非傍轴及离焦像差的数值校正方法.根据实际的非傍轴或离焦记录情况.分别给所记录的数字全息图灰度分布矩阵乘以适当的非傍轴或离焦校正因子,以消除灰度矩阵中非傍轴或离焦因素的影响.然后再对校正后的伞息图灰度矩阵做逆傅里叶变换处理.即可得到准确的数字再现像.实验结果表明.该数值重建方法能够有效地消除无透镜傅里叶变换全息术中数字再现像的非傍轴像差及离焦像差,提高再现像的质量.  相似文献   

15.
 为解决实时直观地观察多层再现图像的问题,提出利用发光材料实现其可视化.针对由沿光轴方向的二维图层组成的空间图像,利用高效、快速的三维Gerchberg-Saxton算法,得到位相型计算全息图,并通过计算机进行了数字模拟再现.阐述了三维Gerchberg-Saxton算法的流程,并搭建了基于液晶空间光调制器的位相全息图光学再现与可视化光路.利用液晶空间光调制器的灰度-位相曲线把计算全息图转换为灰度图,加载在液晶空间光调制器上,再现出高质量的三维光场,同时利用量子点材料的荧光特性实现了图像的可视化.实验结果表明,光学再现与计算机模拟结果较吻合.该技术在医学、军事、三维显示、微加工以及显微技术等领域有重要应用价值.  相似文献   

16.
Zhang F  Pedrini G  Osten W 《Optics letters》2006,31(11):1633-1635
A fast algorithm is proposed for the reconstruction of digital holograms that are recorded at high numerical aperture. The method directly evaluates the Rayleigh-Sommerfeld diffraction integral by use of a fast convolution algorithm. A shift parameter that accounts for the coordinate system's transverse displacement of the object plane and the hologram plane is introduced in a discrete representation of the diffraction kernel. Combination of the samplings reconstructed with different shift values yields diffraction-limited resolution over the full field of view. The algorithm is suitable for various applications such as holographic microscopy and metrology. Simulation and experimental results are presented.  相似文献   

17.
C. Quan  C.J. Tay 《Optics Communications》2011,284(12):2767-2770
We propose an approach based on axial translation of a charge-coupled device (CCD) and gradient operator method for numerical reconstruction in in-line digital holography. The object wave in the hologram (or CCD) plane is determined using one position translation of CCD, and a phase-shifting device can be fully avoided. Gradient operator method is further applied to detect the focal plane of an object, and the object wave is reconstructed by an angular spectrum algorithm with the detected focal distance. The feasibility and effectiveness of the proposed method are demonstrated by numerical simulations.  相似文献   

18.
Since many optical imaging systems suffer from a limited depth of focus, three-dimensional (3D) objects, or even flat objects tilted with respect to the optical axis, are imaged with only a portion of them in focus. Typically, to overcome this problem, in-focus areas are extracted from different images taken at different depths. The in-focus regions are thus merged together to build the extended focus image (EFI). In this work, we propose a quasi-automatic method for the EFI construction of tilted objects, extracted at once by 3D output of the Angular Spectrum Method (ASM) from a single digitally recorded hologram. Results show that our method can be effectively used for the correction of the anamorphism due to the reconstruction on a tilted plane with respect to the hologram one.  相似文献   

19.
Graphics processing unit (GPU) based fast calculation method for computer generated spherical hologram (CGSH) of a real-existing object is proposed. Three-dimensional (3D) point cloud is constructed by capturing a real-existing object from multiple directions using a depth camera. The GPU based calculation is used in both hologram generation part and numerical reconstruction part of the CGSH. The improved calculation efficiency is verified by comparing the computation speed between central processing unit (CPU) based and GPU based imDlementation.  相似文献   

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