针对在深度估计过程中的遮挡问题,提出一种新的基于多线索融合的光场图像深度估计方法。利用约束性自适应散焦算法和约束性角熵度量算法获取场景的散焦线索、一致性线索,并计算出场景的初始深度、置信度。为增强图像的边缘轮廓信息,通过Canny算子提取中心视角图像的边缘信息,然后利用马尔可夫随机场融合场景的初始深度、置信度及边缘信息,实现图像的高精度深度估计。与其他先进方法相比,所提方法能够较好地解决场景中存在的遮挡问题,获取的深度图精度较高、平滑效果较好,图像边缘保持效果较好。

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。

针对光场深度估计过程中数据量大、边缘处深度估计结果不准确问题, 利用压缩感知原理重建光场, 提出一种新的多信息融合的光场图像深度估计算法。利用压缩感知重建算法重建5×5视角光场数据, 获取光场数据后首先移动子孔径实现重聚焦, 然后利用角度像素块散焦线索和匹配线索计算出场景初始深度和置信度。计算图像边缘信息, 通过融合初始深度、置信度、边缘信息获取最终深度。实现压缩光场仿真重建, 并对仿真光场数据和公开光场数据进行深度估计, 实验结果表明: 可以仿真重建出5×5视角光场数据, 且仿真重建的光场可用于深度估计。该深度估计算法在场景边缘处的深度估计结果边界清晰, 层次分明, 验证了重建光场深度估计的可行性与准确性。

在对散射介质散射特性进行分析的基础上，提出了一种对散射介质中物体进行单像素成像的方法，基于数字微镜阵列和单点探测器，设计并搭建了相应的单像素成像系统。通过对数字微镜阵列加载一系列具有不同相位的条纹图案，采集对应的光强信息，结合图像恢复算法，实现了对位于散射介质中的物体成像。为了去除噪声，分析了噪声的来源，设计了滤波器对所拍摄的物体图像进行滤波处理，图像质量得到了显著提高。与传统散射介质成像系统相比，该系统结构简单，无需复杂的标定过程，在多个领域具有应用前景。

为了刻蚀出低损耗波导沟道,对光刻和反应离子束蚀刻(RIE)中影响展宽的工艺条件进行理论分析和实验实践,提出采用多次旋涂、消除芽孢、低温后烘和刻蚀、光学稳定等措施减小展宽,并对不能完全消除的展宽分析给出原因.实验结果表明展宽得到有效的改善.

本文提出了一种基于光杠杆原理非接触式的纳米级微位移测量系统.该系统通过光学方法对微位移量进行放大,光学放大倍数高,该系统的理论分辨率可达4nm,实际测得静态分辨率小于10nm.信号处理采用基于高精度一维PSD的信号探测电路,并且通过设计有效地抑制了噪声和干扰.实验中使用PZT作为被测物的微小位移驱动器,与电容测微仪JDC-Ⅱ所测数据进行了验证比较,系统所测得的数据证明了其正确性和可行性.并且该系统受温度影响小,结构简单,便于使用MEMS技术集成和微型化.

介绍了一种基于光杠杆原理的光学微位移测量系统.该系统的理论分辨力为4nm,实验测得系统分辨力小于10nm.经过实验,验证了该系统的可行性.实验结果表明,该装置灵敏度及重复性好,结构简单,便于构成微电子机械系统--MEMS(micro electro mechnical systems),实现系统微型化及自动化.