光声成像技术结合光学的高对比度、高分辨率和声学的高穿透深度，已经发展成为一项独具优势的无损检测与成像技术。光声成像技术利用光声效应产生的超声信号解析深度信息，从而在三维空间对被测对象进行定位。在文物保护领域，制作文物的各种材料具有不同的光学吸收特性，在激光的激励下，产生并向外辐射幅值和频率不同的超声信号。超声信号的典型特征兼具鉴别材料类型和识别表面缺陷的功能，因此光声成像技术在文物保护领域具有应用价值。分类概述了现有的光声成像技术，阐述了光声成像技术在文物保护领域的发展现状及局限性，最后总结展望了光声成像技术在该领域的发展前景。

利用漫反射表面全息图记录原理，结合声波扫频激励方式，针对壁画文物表面及亚表面存在的裂纹、空鼓等缺陷检测需求，本团队研制了便携式数字全息形变检测系统；采用基于高斯1σ准则和直方图分割消除声波振动引入的背景相位，实现缺陷与背景信息的剥离，并将研制的系统应用于北京故宫博物院内壁画文物的原位检测与分析。结果表明：声波激励可以有效激励表面或亚表面微观缺陷形成异常干涉条纹；基于所提出的背景相位消除算法能有效提取缺陷的位置和轮廓特征，实现被测壁画表面微观裂纹或亚表面空鼓、异常结构的检测与分析，为壁画健康诊断、修复和保护提供可量化的参考依据。

根据薄膜结构振动理论，采用人造耳膜材料作为样本，针对耳膜病态中的穿孔、划伤和钙化对一阶振动模态的影响进行了有限元分析，并设计了一种数字全息与内窥镜技术相结合的振动形变检测光路系统；采用空间载波相位提取方法检测耳膜的振动模态，并进行了相应的实验验证。结果表明：穿孔、划伤和钙化对耳膜的一阶振动模态具有一定影响，振幅在穿孔和划伤情况下会增大，并会随着钙化层厚度增大而减小，同时还会随病态位置变化而有所不同。本研究为真实耳膜病态的原位检测提供了参考，对于听力方面的医疗诊断具有重要的参考意义。

基于全息波导的增强现实近眼显示技术可以直接为用户双眼提供虚实融合的图像信息，形态相对便携，近年来发展较为迅速。但目前报道的全息波导近眼显示多采用平板波导结构，一般需额外添加曲面护目镜，系统体积相对较大。因此提出基于柱面全息波导的增强现实近眼显示方法，实现了近眼显示从传统平板全息波导形态到曲面类型全息波导的拓展。提出柱面全息波导的全息曝光制备方法并制备柱面全息波导，搭建柱面全息波导近眼显示平台实验系统，实现了出瞳大小约10 mm，单目视场角约24°的增强现实显示效果，将为曲面波导与曲面护目镜的结合提供技术基础。

将频域变密度减采样应用于无放大同轴全息图的压缩传感层析重建当中，旨在于从无放大同轴全息图的频域中提取少量信息，实现全息图频域少量数据的压缩传感层析重建。首先，理论介绍了三种变密度减采样法与全息图压缩传感重建相结合的原理，三种变密度减采样分别是射线分布、螺旋线分布以及指数分布变密度减采样；其次，分别开展了仿真实验和测试实验，分析了与压缩全息相结合的三种变密度减采样方法的重建质量。由实验可知：(1) 能够通过三种变密度减采样实现全息图频域少量数据的提取；(2) 随着采样率的增大，变密度减采样获得的全息图频域少量数据的压缩传感层析重建质量不断提高；(3) 在采样率小于50%的情况下，指数分布减采样具有比另外两种减采样方法获得更高的重建质量(例如低采样率15%，指数分布减采样比另外两种方法的效果更为明显)；(4)在采样率大于50%的情况下，三种减采样模式所获得数据的层析重建质量较高且基本相一致。

针对平面干涉仪参考镜误差的标定方法进行文献综述。根据干涉原理分析了干涉仪系统误差的主要来源, 干涉仪测量原理是携带参考面信息的参考光和携带被测面信息的物光发生干涉, 若参考平面存在误差则会直接影响最后的测量精度, 所以参考平面的精度是干涉仪主要误差来源之一。因此归纳总结了现有的参考平面绝对测量方法, 结合国内外相关文献系统地介绍了液面基准法、三平面互检法以及伪剪切法的发展过程, 并对各类方法进行了对比分析。最后对该技术领域的发展进行了总结。

数字全息系统是一种非常先进的成像系统,但相干光源数字全息系统中散斑噪声会对全息图的质量产生不利影响,常规实验降噪或基于传统神经网络算法降噪方法均存在不足。为实现全息图中的散斑降噪以及权衡降噪效率问题,提出一种基于卷积神经网络的单幅全息图快速降噪算法,使用散斑噪声数据集对多等级神经网络进行训练。理论分析及实验结果表明卷积神经网络应用于数字全息图的频谱域去噪能有效提高全息图的质量,且仅使用一幅全息图就可以有效地处理不同等级散斑噪声,在保持去噪性能的前提下,能最大限度保存全息图有效干涉条纹。

文中对放大方式下同轴全息图压缩传感重建开展了实验研究, 目的是实现分层物体放大方式下的同轴全息图的层析重建。首先, 对同轴全息图压缩传感重建进行了理论介绍, 并给出了实现步骤, 包括全息图频域减采样模式、两步迭代算法流程等; 其次, 建立了点源放大同轴全息图记录实验系统和显微物镜放大同轴全息图记录实验系统, 以双层样本为例开展了实验工作, 所记录的同轴全息图基于压缩传感理论进行了层析重建, 同时基于传统的卷积算法也进行了反衍射重建。实验结果表明: 两种放大方式下获得的全息图, 通过压缩传感层析重建技术能够实现物体的层析重建, 并且比传统卷积反衍射重建具有更好的结果, 显示了压缩传感层析重建的能力和优势。