非相干同轴数字全息成像系统研究

非相干全息术可以利用非相干光源获得物体的全 息图。利用迈克尔逊干涉仪搭建了非相干同轴数字 全息成像系统,利用菲涅尔衍射理论分析系统的点扩散函数(PSF),使用CCD 记录全息图并在计算机中进行数值 重建,研究广义相移数字全息干涉术在非相干同轴数字全息成像系统中的应用。结果表 明,基于迈克 尔逊干涉仪的非相干同轴数字全息成像系统可以实现白光光源照明下物体全息图的快速记录 ,三步广义相 移数字全息干涉术应用于系统,能够克服使用移相器的非相干同轴数字全息术对系统稳定 性要求较高的 缺点,可以去除孪生像和零级像,获得清晰的数值重建像。本文系统的横向放大率为1.6倍 时,分辨率可达45lp/mm。     

非相干同轴数字全息显微成像研究

采用非相干光作 为光源,空间 光调制器(SLM)和CCD组成非相干干涉仪作为全息记录模块,结合物镜搭建了非相干同轴数 字全息显微成像 系统。采用该系统对分辨率板成像,实现了512lp/mm的空间分辨率 ,并对系统放大率进行了标定。用草本 植物茎横切细胞作为测试样品,完成了生物细胞显微观察实验,将数字全息显微术的应用范 围从相干光扩展到了非相干光领域,推进非相干数字全息显微术的应用研究。     

部分相干光数字全息消色差相移技术研究

为了在以发光二极管作为光源的数字全息中降低系统相移误差,引入消色差相移的方法。对所提的方法进行了理论分析和实验验证。研究了发光二极管的光谱分布,并计算了在其光谱范围内使用压电陶瓷微位移器引入的相移误差,分析了基于旋转半波片的消色差相移装置的原理,计算出半波片位于不同方位角时两干涉光束间的相位差,由计算结果可知,此相位差独立于波长,即可以实现消色差相移。最后采用普通商用发光二极管作为光源,分别使用不同的相移方式进行了相移数字全息实验。结果表明,采用消色差相移装置的数字全息重建结果质量较采用压电陶瓷相移器的重建结果质量有明显提升。这一结果对于提升部分相干光数字全息的重建质量是有帮助的。     

高图像配准精度的非相干数字全息彩色成像

菲涅耳非相干相关全息是一种能记录非相干物体全息图的新型技术,在生物医学成像和三维遥感领域具有重要应用前景。针对高光谱成像过程中图像融合配准困难的问题,文中利用空间光调制器的可编程特性,设计并制作了波长分别为492、562、672 nm的三组焦距恒定的双透镜相位掩模,依次调用三种波长的掩模并记录对应波长下物体的全息图。由于三色记录光经对应波长掩模调制后在CCD表面汇聚的光斑位置及尺寸均相同,因此,全息图重建后获得的重建图像具有相同的横向放大率,可提高图像融合时的配准精度,免去繁杂的光谱图像空间配准算法,真正实现了全息彩色成像的高精度配准和实时融合。采用该系统记录骰子的全息图,经数值重建及色彩融合后得到了颜色重建性较好的彩色三维像。     

基于压缩感知的数字全息成像技术

提出一种基于压缩感知理论和数字全息术的数字全息压缩成像技术。通过传统相移数字全息技术获取干涉图样,将干涉同样投影到测量矩阵上,通过计算內积直接获取全息压缩数据。这些数据经过传统通信信道传输后,利用压缩感知重构算法获得原始全息数据,然后经过菲涅尔逆变换得到原始图像。实验仿真结果证明了这种压缩全息成像方法的可行性。     

菲涅耳非相干相关全息相移技术

菲涅耳非相干相关全息术（Fresnel Incoherent Correlation Holography,FINCH）属于同轴全息系统,需要通过相移技术去除零级像和共轭像。通过对FINCH系统记录及再现过程的理论分析,根据系统点扩散函数推导出了n步相移数学计算公式,模拟仿真了相移步数n对FINCH系统成像质量的影响,并搭建了非相干光反射式数字全息记录系统,对模拟结果进行了实验验证。模拟仿真及实验结果表明:通过增加相移步数不能显著提高再现像质量;二步相移能够提高记录速度,通过去除原始图像和小波分解的方法可以抑制零级像,提高再现像质量;通过对三步相移每个相移全息图拍摄多次求平均值后得到的再现像与拍摄一次得到的再现像对比发现,随着拍摄次数的增加,得到的再现像质量越来越好,背景噪声大大减弱,再现像强度越来越大,为FINCH系统再现像质量的改善提供了新的思路和新的实验基础。     

用全息干涉C—T技术重建三维折射率场

本文结合折射率场的先验知识，研究了全自干涉Ｃ－Ｔ技术重建三维折射率场的四种方法。通过计算机模拟，考查了数据误差和总观察角大小对重建精度的影响。作为一个应用实例，。计算了火焰温度场的一截面的温度分析，并与热电偶测量的值进行了比较．     

利用全息光学元件作为分束器的非相干显微全息术

在全息显微术中，有两种方法是值得探讨的：一种是用光学系统首先产生一个放大像，另一种是先记录显微物体的全息图，然后再进行放大重现。本文介绍第一种方法，它与目前显微术的区别在于：在光路中使用了合适的光学元件作为分束器，让参考光束通过显微镜光学元件从输入面传输到输出面，避免了由于振动带来的不利影响、并且还可使用特殊的非相干多色光（时间相干长度约6μm）记录全息。     

数字全息多平面成像技术研究

提出了一种新的数字全息多平面成像技术:将非共轭二次扭曲位相因子作用于实验记录的数字全息图,只需一次菲涅尔衍射便可同时对多个成像平面进行重建。首先介绍了非共轭二次扭曲位相因子多平面成像原理,然后开展实验验证了方法有效性。此方法只需记录一幅处于多个不同平面物体的数字全息图,依据该理论选择合适参数,可在任意位置重建多个平面再现像。采用均方根误差(RMSE)与峰值信噪比(PSNR)作为图像质量评价标准,比较了不同再现距离的成像质量。文中提出方法在无需对光路进行对称设计的前提下,可同时对多个平面进行数字聚焦,延拓了菲涅尔数字全息重建图像的焦深。     

数字图像处理在激光全息中的应用

本文主要介绍了利用计算机生成的数字图像代替传统的三维立体模型作为全息拍摄对象的方法。从数字图像的全息记录原理出发,讨论了数字图像的分辨率及设计方法问题。     

数字技术在光学全息领域的应用与前景展望

光全息术与数字技术相结合产生了数字全息显示技术 ,在全息仿真显示及虚拟景物显示方面取得了新的突破。本文简要介绍了数字全息显示技术的发展现状及前景展望     

指纹采集的数字全息成像方法研究

提出了一种非接触无损测量的指纹采集数字全息方法。构建了一套反射式离轴菲涅耳数字全息系统,研究了重构指纹振幅和相位图像的方法,并对引入的相位畸变用最小二乘曲面拟合法予以校正。实验中,对刑侦现场容易遗留犯罪嫌疑人潜在无色指纹的多种样品进行了指纹采集,同时得到了清晰的振幅像和相位图像。相位图像的获取增强了指纹信息量,充分表明了数字全息指纹采集方法运用于警用领域指纹采集的可行性,特别是对于无色指纹及其他弱强度信息的指纹更有实用意义。     

提升离轴非相干全息成像视场及分辨率的研究

为了解决离轴非相干数字全息中重构图像的视场较小、分辨率较低的问题.提出了一种简单、高效的方法来扩大非相干离轴全息术重构图像的视场并提高其分辨率.以加入毛玻璃的方法代替传统的光栅或角度复用等传统方法,在扩大重构像视场的同时提高其分辨率.实验结果表明,重建图像的视场与毛玻璃和物体之间的距离成反比,并且和未加入毛玻璃的实验系统相比,加入毛玻璃后获得的重构图像视场可以扩大2.4倍左右.此外,加入毛玻璃后获得的重建图像的分辨率也将提高约1.6倍左右.这些实验结果表明,与普通的非相干三角离轴全息术相比,该方法获得的重构图像拥有更大的成像视场和更高的分辨率.     

基于红外数字全息的水分含量检测方法研究北大核心CSCD

红外数字全息有不易受可见光干扰、对系统稳定性要求不高等优点,在许多领域都有应用价值;而水分对多个波段的红外光都有很强的吸收效应,将该特点与红外数字全息相结合,以新鲜三七切片作为被测对象,随着时间推进,其表面水分含量逐渐减少,表面对物光吸收逐渐减弱,物光逐渐增强,全息图的条纹对比度发生变化,通过对实验中拍摄到的全息图的条纹对比度进行计算,其整体变化趋势与预期的水分含量变化趋势相符合,验证了该方法的可行性。并添加模拟近红外法测水分含量实验,对比实验结果,体现出本文所提出方法在测量精度上的优越性。     

一种利用数字全息成像测量粒子周长的方法

为了实现粒子周长的自动测量,提出一种利用数字全息成像测量粒子周长的方法。首先,介绍了数字全息成像的基本理论。接着,给出了实验装置的结构图,并对全息再现中的自动聚焦算法进行深入研究,提出一种改进的基于小波变换的自动聚焦算法。最后,在全息再现像图像分割的基础上给出粒子周长测量的具体方法。实验结果表明,测量的海洋浮游生物周长尺寸为17.918 mm,相对误差为3.51%。这种粒子周长测量方法基本满足粒子周长测量的稳定可靠、精度高、抗干扰能力强等要求,对其他粒子形态特征参数的测量研究也具有重要的借鉴意义。     

多裂纹干涉的数字全息实验研究

本文利用自主开发的数字全息干涉实验系统测量了不同方位和构型裂纹的变形场。根据干涉条纹的数量和分布分析了裂纹间的干涉情况。结果表明裂纹干涉时裂纹的启裂影响不大,但会在裂纹之间形成商应力应变区,改变裂纹的扩展路径,推动裂纹之间的串接,影响材料的损伤演化.