通过保留相位进行全息图信息压缩的方法

从全息图的特点出发,研究了全息图的记录和再现原理,提出了一种对离轴菲涅耳全息图信息压缩的方法。对全息图进行傅里叶变换,滤除零级噪声及物光波的共轭波前,仅仅保留物光波的相位信息,而后以采用较低的采样频率对全息图重新抽样,从而大大减少了数字全息图的信息冗余。压缩后的全息图也可以获得良好像质的再现像。理论和实验均证明了该方法的可行性,为全息图的信息存贮与传输提供一条新的途径。     

三维复杂场景的菲涅耳全息图频域压缩重建

针对三维物体计算机产生全息图信息的相似性和冗余性问题,提出了一种基于三维总变分稀疏模型复杂三维场景的菲涅耳全息图频域压缩重建方法。首先通过计算获得了三维物体的菲涅耳全息图,然后利用概率密度函数服从指数分布的非相干变密度频域下采样模式对菲涅耳全息图的频域进行频域下采样操作,最后利用压缩感知重构算法对下采样后的全息图频域信息进行频域压缩重建。模拟实验验证了该方法的可行性,相比于传统的利用高斯随机测量矩阵对全息图空域的下采样模式,所提方法能够显著提高重构图像的峰值信噪比,这方法尤其适用于低采样率情况下。     

基于基元全息图空间频谱分析的计算全息参考光角度选择方法

提出了一种基于基元全息图频谱分析的计算全息参考光角度选择方法.通过分析基元全息图的空间频谱成分,导出全息图正确再现需要满足的约束条件;求解了基于空间光调制器的计算全息再现系统的参考光角度取值范围;用N-LUT算法计算了成像距离为1 000mm时,一幅22.5mm×26.1mm的二维图像取不同参考光角度时的全息图,并进行了数字再现和光学再现实验.结果表明:参考光角度在0.893 8°到1.398 0°之间选择可以获得质量良好的再现像;参考光角度小于0.893 8°时,再现像与共轭像不能完全分离,参考光角度大于1.398 0°时,全息图频率过高会造成欠采样,导致再现像与下一级共轭像互相交叠.实验现象与理论分析一致,验证了参考光夹角选择方法的正确性.     

数字全息图的非同步采样对再现像的影响

基于香农采样定理和傅里叶频谱分析,通过模拟数字全息光栅的实验,对非同步采样数字全息图的一些基本问题进行了分析。模拟实验结果表明：全息图透射率函数中的低频调制现象随非同步采样光栅空间频率的增大而变得更明显;全息图再现过程中的频谱泄漏使再现波前发生高频起伏,其影响大小取决于非同步采样的偏离程度,与光栅本身的空间频率无关。另由数值模拟实验表明,频谱泄漏对再现波前的影响可通过数字全息图加窗切趾方法来抑制,以提高再现像质量。     

基于离散Fourier变换的内源全息图重构计算方法

对基于离散Fourier变换的内源全息图重构计算方法作了深入系统的分析，讨论了如何计算整个球面全息图对原子重构像的贡献，克服了以往该方法只能计算半个球面全息图的不足，并运用采样定理知识，分析了全息图的采样率、重构像的空间范围和分辨率等问题. 关键词： 内源全息术 离散Fourier变换 采样定理 同步辐射     

数字全息周期像的产生机理及在抑制零级衍射上的应用

在数字全息成像中, 利用CCD的RGB模式采样全息图时, 全息重构像会出现特定的周期性分布. 本文从理论和实验上详细研究了这种周期像产生的机理、分布特性和应用. 研究结果显示, 由于CCD的光谱滤镜会使全息图的RGB三个单色采样阵列出现部分像素信号的缺失, 因此, 需要通过特定的demosaicing数学算法对缺失的像素信号进行重建以形成完整的单色采样阵列, 这是数字全息再现像周期分布产生的根源. 而基于demosaicing算法的采样阵列重建会在全息图频谱中引入调制函数, 导致物体再现像和零级衍射斑的周期分布差异. 本文揭示了全息图的RGB采样、demosaicing算法与全息重构像周期性之间的内在关联. 最后, 讨论了结合空间移位和图像形态学技术, 利用重构像的周期性抑制零级衍射斑的应用. 所有理论与实验研究结果完全一致. 关键词： 数字全息 图像周期性 零级斑抑制     

复杂三维场景数字全息图隐藏面问题研究

从数字全息图制作原理出发，分析了隐藏面对数字全息图再现像的影响，得出在制作复杂场景数字全息图时必须进行消隐.在此基础上提出了一种消隐方法，通过寻找连接全息面上每一采样点与场景中每一采样点之间的虚拟光线与场景的交点中到全息面距离最短的交点集来消隐.最后给出了这种方法的原理和计算机模拟结果.     

像面数字全息的重建相位误差分析和改善

像面数字全息是数字全息技术中常用的测量和成像方式,它通常采用离散傅里叶变换和频率滤波的方法进行物光波的重建.本文讨论了这些算法对重建相位的影响.首先分析了频谱泄露对于相位误差的影响,结果表明当采样周期为整数时,重建相位误差很小,因此具有极高的相位重建精度;而当不满足整周期采样时,相位重建误差有了明显的增加.为了改善频谱泄露所引起的相位误差,采用Hanning函数对数字全息图进行了预处理,结果表明Hanning窗的加入能够有效地提高重建相位的准确程度.     

无透镜傅里叶变换全息图在欠采样条件下的数值再现分析

在理论分析无透镜傅里叶变换全息图记录的基础上，结合CCD的结构特点，用傅里叶频谱方法具体研究了无透镜傅里叶变换全息图在欠采样条件下的再现问题.指出在无透镜傅里叶变换全息术中，对有限尺寸物体而言，在记录过程不满足申农（Shannon）采样定理的条件下，仍能完整再现出物体的像.同时对再现像的变化特点进行了理论说明.所得的实验结果与理论分析一致.     

在空间-时间域测量飞秒脉冲

依据飞秒脉冲测量中的空间-时间耦合理论,通过采用空间分辨和光谱分辨在时间和空间域对飞秒脉冲强度和相位进行测量.测量装置主要由两个光学元件组成,实现了空间和光谱干涉.待测脉冲和参考脉冲通过一个绕中心轴转过某一角度的二维衍射光栅,产生倾斜的二维阵列全息图;一个带通滤波片对全息图进行分离,从而每个全息图含有一个唯一的频率.用照相机记录下所有的全息图,可以在时间和空间域再现出待测脉冲,并给出了测量结果. 关键词： 飞秒脉冲 时间-空间耦合 二维衍射光栅 带通滤光片     

A new phase plate for noise-free coherent imaging systems

A new phase plate has been developed for noise-free coherent imaging system. The phase plate consists of a bleached holographic lens whose frequency is modulated in such a way that the information from each point of the object is distributed in a small three dimensional space at the Fourier plane. This introduces redundancy in the hologram and helps in smoothing out the amplitude variations in the Fourier plane. Experimental results are presented which show the capabilities of the phase plate.     

点源参考光数字全息的频谱和记录能力分析

基于最高空间频率分析法,对点源参考光数字全息的空间频谱进行了分析,得出了使空间频谱分离的条件。结合全息成像系统的分辨率,推导出了同时满足采样和再现像分离的记录条件以及CCD对被记录物体的数据记录能力。结果表明,对给定的物体和CCD来说,采用点源参考光比采用平面参考光更容易满足采样和分离的条件,并可以记录到更多的物体信息,从而可使再现像获得更高的分辨率。     

Copyright protection in digital museum based on digital holography and discrete wavelet transform

A new method to protect the copyright of digital museum based on digital holography is proposed. The Fresnel hologram of watermark image is embedded in the object to be protected through discrete wavelet transform （DWT）. After the watermark detection, the copyright information appears in the reconstructed hologram. With the higher redundancy feature in the hologram, the proposed technique can actually survive several kinds of image processing. Experimental results prove that the presented method has good robustness in image protection.     

Study on information content of the 3D object's coherent imaging and hologram information redundancy

On the basis of the light field distribution of objects with coherent illumination, and the most basic physical mechanism of binocular stereoscopic vision, we calculate the information content of the light field in ‘the smallest observation window’ produced by a point source and multi-points source respectively, and ‘the smallest observation window’ means that the size of the window just satisfies the demand of binocular stereo vision. As a result, the minimum information content of the light field that the binocular stereo vision needed is acquired. Comparing the information content of hologram with that of the light field in the hologram plane, we make out the redundancy of holographic information content and point out the direction of the holographic compression.     

Information content compression and zero-order elimination of computer-generated hologram based on discrete cosine transform

A hologram always contains redundancy. Its huge information content brings difficulties in the storage and transmission. In addition, when a computer-generated hologram (CGH) is reproduced, the zero-order diffraction spot which occupies most of energy reduces the contrast of reproduced image and disturbs the observation and recording. In this paper, discrete cosine transform (DCT) is used to compress the information content of a CGH and to eliminate the zero-order spot. Numerical simulation results showed that, DCT could effectively remove about 64.8% of the redundancy without affecting the quality of reconstruction. It also eliminated the zero-order spot and improved the contrast of reproduced image. Finally, the optical reconstruction results were shown. Numerical and optical experiments both proved that, the reconstructed image after compression almost did not lose any resolution that human eyes could perceive.     

相息图的变频采样研究

根据相息图的成像原理及其局部空间频率不同的特点，对相息图进行变频率采样，保证相息图上位相在（0，2π）或是（－π，π）取值时量化为相同的等级数，从而消除了相息图采样点的计算、存贮及传输的冗余. 并且采用邻近数值等值插值恢复即可获得良好的再现像质. 实验和理论均证明了该方法的有效性和可行性，为相息图的快速计算、信息存贮与传输提出了一条新的思路.     

大尺寸物体彩色全息图制作的研究

通过分析两步法制彩色全息图中全息图空间带宽积与物体大小、全息图记录距离的关系,提出了一种拍摄大尺寸物体彩色全息图的方法。经编码,设置参数,在视窗处平面记录下三分色全息图, 以保证用最小的幅面记录下物体的完整信息,并且H1rgb处于同一平面经原参考光的共轭光再现时,他们的再现像能完全重合;将H1rgb再现,获得大视场的物光波信息,三基色物波信息重合后,用光学方法记录大幅面的彩色全息。该方法能提高全息图再现像的视场和解决大尺寸物体的全息图难拍摄问题。 经实验验证,该方法能将全息图再现像的视场提高6倍左右。