基于多角度无透镜傅里叶变换数字全息的散斑噪声抑制成像研究

在数字全息成像中,散斑噪声严重影响了再现像的信噪比和成像分辨率,因此为了提高数字全息成像质量,迫切需要抑制再现像的散斑噪声.分析并给出了矩形散射光斑的强度协方差,定量计算了特定实验条件下产生退相关散斑图样的最小角度差.结合透镜的性质设计并搭建了多角度无透镜傅里叶变换数字全息成像系统,利用光纤端面在透镜焦平面的二维机械移动代替传统反射镜的旋转,使照明光束在不改变照明位置和大小的同时,可任意改变光束方向.移动光纤端面使多角度照明满足最小角度差,获取了81幅数字全息图.利用单次快速傅里叶逆变换实现数值再现,对多幅再现像的强度像求平均,实验结果表明散斑对比度降低为单幅再现像的14.6%,使图像信噪比提高了6.9倍.该抑制散斑的多角度数字全息成像方法有效的抑制了散斑噪声,且成像光路结构简单,可操作性强.     

激光显示中散斑噪声的抑制

为了消弱散斑噪声,提出了最优化的斑纹减弱方法。给出采用最少数量的位相分布模式产生最大的斑纹减弱效果的位相型光学元件应满足的条件,证明了此位相分布格式可以由阿达姆矩阵的行或者列得到,并以绿光为例验证了所设计位相型衍射元件的斑纹减弱效果显著,采用衍射元件调制前后散斑对比度由8.4%减弱到2.7%。     

相干激光雷达图像散斑噪声抑制算法

提出了一种新的用于散斑噪声抑制的非线性加权均值多方向形态滤波算法。运用此算法和先前提出的散斑噪声抑制算法以及小波软阈值算法和Lee滤波算法一并对相干激光雷达图像进行了噪声抑制处理，并且对处理的结果进行了比较，证明了本算法的进步，即在不降低噪声抑制能力的前提下，较好地保持了图像边缘。     

基于电控液晶散射片的数字全息散斑去噪研究

数字全息中的散斑噪声对图像质量有很大的影响,而形成散斑噪声的原因之一是参考光和物光的相干度太高,对记录的全息图引入了不必要的噪声。文章研究了利用电控液晶散射片对相干光进行退相干的操作来实现散斑去噪;通过调整电压改变物光路中电控液晶散射片的散射效果,记录得到液晶散射片在多种散射效果下照射的全息图,多种散射效果下重建物体图像的等效外观指数各有不同,将各个重建图像对比得到最优结果;在最优散射效果下将全息图叠加进行重建,重建图像中的散斑噪声得到很好的抑制且比单副效果更好。通过理论分析和实验验证证实了所提出的方法对提高数字全息系统的成像质量有很大的应用价值。     

数字全息波前重建中的像平面滤波技术研究

基于数字全息图的频谱平面滤波及像平面滤波技术,最近出现两种可变放大率的物光波前重建方法.为适应数字全息精细检测的要求,对两种滤波方法进行了研究,导出让局部重建图像布满重建平面的表达式.研究结果表明,像平面滤波技术优于频谱平面滤波技术,基于像平面滤波技术的重建方法能够按照需要的放大率高质量地重建局部物光场.给出彩色数字全...     

光纤全息散斑干涉计量

脉冲激光经光导纤维传输后，其偏振性变化为随机分布，相干性有所降低，但它用在全息干涉计量中却有突出的优点，对于涉条纹的形成和清晰度没有影响。经常使用的光纤散斑全息干涉系统有两种类型：一种是只用传光束形成物光，参考光，此种系统形成的全息象清晰度有所下降，但做全息干涉计量时对条纹的衬比度和清晰度没有任何影响．另一种类型是物光和参考光都是用光导纤维传输，然后用光纤传象束将物体的象进行传输，再用透镜将其成象在底片上，做双曝光全息干涉时则形成全息散斑干涉计量，用全息方法再现时干涉图类似“杨氏”条纹。本文对上述两种系统，结合实验结果、分三种情况进行了研究。文章共分为三个部分：（一）引言；（二）散斑全息干涉计量；（三）结论。     

数字散斑条纹图的滤波方法

在现代数字散斑测量方法中，一般采用减模式来产生数字散斑条纹图，它是进一步图像处理的信息载体，同时不可避免地附带有大量的乘性噪声。为了保证测量精度，在进一步图像处理前必须对其进行降噪，选择合适的滤波方法显得尤为重要。在多年实际经验及阅读了大量文献的基础上，该文对国内外常用的数字散斑干涉条纹图滤波方法进行了分类阐述，选择了一些有代表性的方法予以实现，给出实验结果，并进行了对比分析。最后对数字散斑干涉条纹图滤波方法的发展方向给出了自己的看法。     

散斑全息存储中的散斑尺寸优化

本文分别给出散斑全息存储中复用选择性和读出衍射效率与散斑尺寸的关系,依此定义了一个用于优化散斑尺寸的判据参数并进行优化计算.在均衡散斑尺寸对复用选择性和存储介质动态范围的不同影响下,散斑存储应选取适当的大小以获得高密度存储.     

基于改进旋滤波的电子散斑干涉图滤波方法

电子散斑干涉术条纹图在成像时不可避免地受散斑噪声调制,去除噪声是散斑干涉条纹处理的一项重要任务。利用散斑条纹图的方向性,提出一种基于模糊方向的旋滤波:在当前点的领域内定义4个模糊方向窗口,将传统旋滤波的一维、精确方向窗口的确定,转变为模糊方向窗口的确定;在确定的窗口内进行低通滤波时,采用自适应加权均值滤波代替传统的中值滤波。利用该方法分别处理模拟散斑条纹图和实验所得的真实条纹图,并与传统旋滤波、双边滤波和小波丢弃子带方法比较。实验结果表明,该改进算法在滤除散斑条纹图噪声的同时,有效保护了条纹的细节信息。     

基于旋滤波的散斑干涉图预处理方法

介绍了旋滤波算法中窗口大小变化对滤波效果的影响,得出旋滤波的窗口应该取在约1/4条纹宽度的结论。处理了大散斑噪声的干涉图,发现窗口尺寸必须超过散斑尺寸才能得到比较好的滤波效果。确定了旋滤波算法应用的范围是大于散斑尺寸,且在1/4条纹宽度处比较合适。针对滤波后条纹对比度降低的问题,使用灰度拉伸的方法进行对比度增强。     

Reduction of speckle noise in the reconstructed image of digital holography

Based on the whole process of recording and reconstruction of digital holography, we study the formation causes of speckle noise in the reconstructed image and its characteristics. And we reach the conclusions that the little hologram aperture diffraction aggravates the speckle noise and the speckle noise in the reconstructed image is a kind of multiplicative noise. Serving as the basis of these features, we propose the reduction technique for speckle noise. Firstly, we set an appropriate aperture function matching the recording parameter and an aperture size of hologram and deconvolve the reconstructed image of the hologram with it. Secondly, we converted the multiplicative noise into additive noise by means of homomorphic transform and realize the separation of signal and noise. Thirdly, we applied the Wiener filtering to reduce the additive noise. Finally, we carried out the inverse transformation. The proposed reduction technique is illustrated with experimental results. Therefore, the paper offers a brand-new thought and practical way of reducing the speckle noise in the reconstructed image of digital holography.     

An effective method for reducing speckle noise in digital holography

An effective method for reducing the speckle noise in digital holography is proposed in this paper.Different from the methods based on classical filtering technique,it utilizes the multiple holograms which are generated by rotating the illuminating light continuously.The intensity images reconstructed by a series of holograms generated by rotating the illuminating light possess different speckle patterns.Hence by properly averaging the reconstructed intensity fields,the speckle noises can be reduced greatly.Experimental results show that the proposed method is simple and effective to reduce speckle noise in digital holography.     

Increment of lateral resolution in digital holography by speckle noise removal

Experimental features such as wavelength, camera specifications and reconstruction distance determine the theoretical limit for lateral resolution in digital holography. However, the actual experimental resolution limit is about 50% below such theoretical limit due to the high-contrast speckle noise presented in the reconstructed holograms. Recently, a technique has been introduced to reduce the contrast of speckle noise that is based on the superposition of uncorrelated hologram reconstructions of the same static object [5] (Garcia-Sucerquia et al., 2006). By this approach of reducing the contrast of the speckle noise, it is experimentally shown that an improvement of the order of 50% can be reached when 100 reconstructed images are superimposed.     

用数字滤波消除散斑条纹图噪声

本文讨论了散斑摄影条纹图的噪声来源及模型,设计合适的数字滤波器.采取正交实验手段,全面分析了噪声、条纹对比度和密度对条纹方向及间距测量精度的影响.     

Reduction of speckle noise in digital holography by using digital image processing

A fundamental problem in optical and digital holography is the presence of speckle noise in the reconstruction process. Many approaches have been carried out in order to overcome such a problem ranging from modifying the spatial coherence of the illumination (optical techniques) to image processing techniques (digital techniques). This work shows the merged use of digital image processing techniques in order to reduce the speckle noise in digital reconstruction of optically recorded Fresnel's holograms. The proposed filtering techniques are illustrated with experimental results.     

散斑干涉相位条纹图的频域滤波处理

为了解决在数字散斑干涉技术测量时,散斑干涉相位条纹图像中大量噪声对相位解包裹结果和精度产生严重影响的问题,介绍了一种条纹正余弦分解和频域低通滤波结合的方法,实现了散斑干涉相位条纹图的高精度滤波。该方法的基本思路是在对相位图像进行滤波处理前,先将相位图通过正余弦函数进行映射转换成两幅图,分别经过频域滤波,然后再合成为相位图。这种分解频域滤波方法可以在滤波的同时,有效保留相位跳变信息。实验结果表明：与传统的图像降噪方法相比,该方法能够在保留图像“尖峰”信息的基础上,较好地滤除图像中的散斑噪声,方法简单有效,有效解决了传统滤波方法应用在相位条纹图中,相图灰度信息丢失10%~40%的问题。     

The influence of hologram aperture on speckle noise in the reconstructed image of digital holography and its reduction

Based on the whole process of the recording and reconstruction of digital holography, we study the formation cause of speckle noise in its reconstructed image and acquire the conclusion that the small size of hologram aperture diffraction aggravates the speckle noise of reconstructed image and the speckle noise has been one of primary noise sources in the reconstruction process. In order to reduce the speckle noise resulting from little hologram aperture diffraction, we set an appropriate aperture function matching the recording parameter and aperture size of hologram and deconvolve the reconstructed image with it. The validity has been proved in theory and experiment. Therefore, it offers a brand-new thought and practical way to reduce the speckle noise in the reconstructed image of digital holography.     

不同后处理方法对溶胶-凝胶SiO2膜层抗污染能力的影响

以正硅酸乙酯作为前驱体,利用碱催化方式制备了SiO2溶胶,采用提拉法在K9基片上镀制SiO2单层薄膜,分别用热处理、紫外辐射处理、氨水加六甲基二硅胺烷气氛处理和酸碱复合膜4种后处理法对膜层进行处理,采用分光光度计、红外光谱、扫描探针显微镜、静滴接触角测量仪、椭偏仪等分析了薄膜的特性,通过真空环境加速污染实验对处理前后的膜层进行抗污染能力对比,结果表明:在碱性SiO2膜层上加镀一层酸性SiO2膜的复合膜层整体透过率仍保持在99%以上,疏水角达到128°,膜层真空抗污染能力大大加强。     

同轴全息术用于粒子场测量的数值模拟

采用数值方法模拟了同轴全息术测量粒子场的过程,对两种不同的数值算法＿直接傅里叶变换算法和卷积算法,进行了分析和比较,结果表明卷积算法符合实际要求。分析了记录图像的空间频谱及其对图像采样频率的要求,得出了在记录波长、采样间隔等条件一定的情况下的最小记录距离。对于一幅512×512像素的数字图像,若像元尺寸为6.7 μm,所用光波长为532 nm,则最小记录距离为43.2 mm。在此基础上对实验记录的振幅和相位型静态粒子的数字全息图,均得到了满意的数值再现像。