计算机制全息图改造激光波面和模式

以变换椭圆高斯光束为圆对称高斯光束为例,本文给出了用计算机制全息图作为变换元件改造激光波面和模式的理论和方法.推导出产生计算机制全息图的数学方程.制作出计算机制全息图,并得出了实验结果.     

计算全息图在光学变换中的应用

本文讨论如何利用计算全息图作为全息透镜以实现圆环到直线,直线到点以及圆环到点等光学变换,采用液晶电视空间光调制品准实时地产生计算全息图。     

黄氏傅里叶计算全息图的数字再现及零级像的消除

将数字再现技术应用于黄氏(T.S. Huang)傅里叶计算全息图的再现过程, 制作计算全息图,利用数字再现直接在计算机上完成全息图的再现.直接利用数字图像处理的方法对所得计算全息图进行滤波处理,消除了零级像和原始像,使得数字再现时得到了清晰的再现像,并给出了所制作的计算全息图以及数字再现的结果.     

一种新的三维计算全息图的计算方法

介绍了一种制作真实三维物体计算全息图的新方法。用摄像机记录三维物体在非相干光照明条件下两个正交方向上不同视角的一系列投影像，将这些投影像导入计算机，在MATLAB中对其作快速傅里叶变换。对这一系列二维投影像的傅里叶变换图进行抽样，得到三维物体在透镜后焦平面上的光场分布，进而制成一张计算全息图。结果证明该方法可以实现对真实物体三维全息图的合成，并且在算法实现上更加简单，提高了程序的运行速度，有利于改善全息图再现像的质量。为解决真实物体相干全息记录中光源功率和相干长度对全息记录可行性的限制指出了一个新的方向。     

利用合成谱在计算全息图中编码多个物体的方法

 提出在迂回位相傅里叶变换计算全息图中利用合成谱记录多个物体的方法。该方法利用多个物体合成的傅里叶频谱,代替传统的迂回位相型计算全息图中的单一频谱,在一幅计算全息图中完成多个物体的编码。再现时多个物体同时再现在同一衍射级的周围,并且再现像的形式可以多种多样。采用液晶空间光调制器(LC SLM)完成计算全息图的光学再现,实验验证了方法的有效性。结果表明：该方法可有效提高计算全息图的信息容量。     

大视角计算机制彩虹全息图的研究

提出大视角计算机制彩虹全息图制作的新方法-计算机与光学相结合的两步法.采用这种方法,计算机制彩虹全息图的视角可以方便地做到适合显示需要的大小,并且全息图的计算时间比采用一般方法计算短,解决了目前计算机制全息用于显示实用化存在的难点:庞大的计算量,大视角全息图制作困难.     

计算机制彩虹全息图的新算法

提出利用查表方法进行数字彩虹全息的计算方法.根据彩虹全息的基元全息图为线全息图的特点,找出物点与其线全息图的一一对应关系,建立空间点阵物点的线全息物光分布数据表.在对实际物体进行计算时,根据物点的位置,在数据表中找到与之对应的物光分布,并将这些分布进行叠加,从而形成实际物体被狭缝限制的物光分布,最后引入参考光计算其彩虹全息图.本方法充分利用了线全息图的性质,使得计算量大大减小,同时提高了计算速度.     

全数字全息术在图像信息隐藏中的应用

提出了全数字全息术在计算机图像信息隐藏中的应用。待隐藏的秘密信息以及公开的承载信息均为灰度级静止图像。首先对待隐藏的计算机信息图进行全息变换,即通过计算全息图的制作步骤制作出全息图的图像文件,然后再进行Arnold对称性变换。在此基础上,将秘密图像嵌入到承载图像的DCT域的中频系数中。全数字全息术的引入进一步增强了隐藏图像的透明性,通过控制制作全息图时的参数可起到加密的作用,相当于增加了一把秘密钥匙,具有较高的保密性和稳健性。     

二元计算全息图制作北大核心CSCD

全息防伪技术已经实现了工业上的应用,但仍存在精度差、成本高等问题。通过计算出二值图的傅里叶变换频谱,采用罗曼三型编码,计算出二元全息图。通过电子束蒸发镀膜、等离子增强化学气相沉积、电子束曝光、感应耦合等离子干法刻蚀、纳米压印等半导体工艺,制备出了高精度、低成本、可复制的全息图。并对所制备的全息图分别用红色、绿色激光进行了测试,得到的衍射图案清晰,复现方式简单。     

基于Matlab的计算全息图的制作与数字再现的研究

 应用Matlab语言,结合博奇型计算全息的编码方法,利用计算机分别绘制了菲涅耳全息图和傅里叶变换全息图,实现了计算全息图的快速制作,讨论了制作计算全息图的原理、方法和步骤。利用CGH技术和数字全息技术所生成的全息图再现出原始图像,完成了全息图的数字重现,实现了整个全息记录和再现过程的计算机模拟。与传统的编程语言和绘图方法相比较,该算法在实现上更加简单和快捷,并且带有一系列提高计算全息图质量的措施,有效地消除了零级像和孪生像的影响,获得了清晰的数字再现图像。     

用于非球面检测的计算全息设计及其精度分析

介绍了用于非球面检测计算全息(Computer-generated hologram,CGH)的设计方法和步骤,对CGH位相分布求取、载频选取、CGH与干涉仪配合校准所涉及的关键问题展开了讨论,提出了一些全新的设计理念和方法。从理论上定量分析了CGH片基面型误差、全息图样偏差、刻蚀深度不均匀性和线宽不均匀性对再现波面的影响,得出了相应的误差公式指导计算全息元件加工环节的公差分配。给出了一个设计实例,检测不确定度达到λ/20。     

计算全息和零位补偿组合法检测非球面

本文提供了一种用计算全息和零位光学系统组合补偿检测非球面的方法,实验证明该方法检测非球面面形偏差时,精度达λ/10。     

Research on a fast algorithm of three-dimensional CGH

This paper puts forward a novel fast algorithm of three-dimensional Computer-Generated Hologram (CGH). The algorithm proposed can directly express the two-dimensional Fourier spectrum of a unit square by an analytic function, as well as the light field distribution of the unit square on the holographic plane (the unit square is not parallel to the holographic plane). The computer simulation and photoelectric reconstruction are also performed to verify the algorithm. The experimental results show that the algorithm is quick and simple, providing a good reference to research on three-dimensional CGH.     

提高基于CCD测量精度的新方法

为了提高基于CCD测量系统的测量精度,对传统的基于CCD的测量方法和测量精度进行了研究。当CCD成像平面与被测物体成一夹角α时,导出空间距离与图像像素之间的非线性关系。提出了通过标定和校准来提高基于CCD测量精度的新方法。实际结果表明,该方法可满足对大尺寸物体的高精度测量。     

结构光编码的MATLAB程序优化设计

结构光编码在光学非接触三维测量中是一种重要的图像编码方法。因为它要对多幅图像中的对应像素点进行处理,数据量很大,循环运算次数很多,因而通常是在代码执行效率较高的VisualC++上实现。由于VisualC++编程和调试都比较困难,所以不是一种理想的研究平台。由于MATLAB具有很强的矩阵运算、信号处理、数据分析、图像处理和显示等功能,应用和扩展方便简单,因而MATLAB是理想的结构光编码研究平台。尝试在MATLAB中实现高效的结构光编码算法,用向量化代替常规的循环判断,使程序运行效率提高较大,进而与其它部分一起组合成为统一、方便、快速和灵活的与结构光编码相关的光学无接触三维测量研究平台。     

傅里叶计算全息图的数字再现及混叠的消除

提出了一种傅里叶计算全息图数字再现中混叠消除的方法。通过对傅里叶变换计算全息图再现过程的分析,在空域扩展待编码图像的范围,实现了数字图像的傅里叶Burch型计算全息图的制作。对编码的实值图像作逆傅里叶变换,可以准确地重建原图像。该编码方法解决了再现过程中图像混叠的问题,适用于对所有灰度图像的编码。实验结果表明,提出的编码方法可以得到清晰的再现图像。     

Novel method for high accuracy figure measurement of optical flat

Phase Measuring Deflectometry (PMD) is a non-contact, high dynamic-range and full-field metrology which becomes a serious competitor to interferometry. However, the accuracy of deflectometry metrology is strongly influenced by the level of the calibrations, including test geometry, imaging pin-hole camera and digital display. In this paper, we propose a novel method that can measure optical flat surface figure to a high accuracy. We first calibrate the camera using a checker pattern shown on a LCD display at six different orientations, and the last orientation is aligned at the same position as the test optical flat. By using this method, lens distortions and the mapping relationship between the CCD pixels and the subaperture coordinates on the test optical flat can be determined at the same time. To further reduce the influence of the calibration errors on measurements, a reference optical flat with a high quality surface is measured, and then the system errors in our PMD setup can be eliminated by subtracting the figure of the reference flat from the figure of the test flat. Although any expensive coordinates measuring machine, such as laser tracker and coordinates measuring machine are not applied in our measurement, our experimental results of optical flat figure from low to high order aberrations still show a good agreement with that from the Fizeau interferometer.     

Accelerating the calculations of binary detour phase method by integrating both CUDA and Matlab programming for GPU's parallel computations

The availability of state of art GPGPU cards can play a promising role in accelerating the calculations of computer generated holograms (CGH) where one of the main problems of generating such holograms is the need for massive amount of calculations. Both CUDA and Matlab can be used alone to fulfill this purpose but using both at the same time gives a number of benefits. This paper is dedicated to present a performance study of applying Fermi-Architecture CUDA-enabled GPGPU card for speeding up the calculations of binary detour phase holograms using both Matlab and CUDA programming.     

A gradient method for design of multiorder varied-depth binary diffraction gratings

A method for the design of perfectly conducting varied-depth binary diffraction gratings is proposed. The design uses the rigorous modal expansion method and is based on the gradient search algorithm for optimization of grating structure from the condition of the generation of a desired array of diffraction orders. The designs of varied-depth binary gratings with equal order intensities are reported with an efficiency of more than 90% and root-mean square errors of 2–7%.