红外与激光工程
2021, 50(2): 20200530
1 中国人民解放军陆军装甲兵学院信息通信系, 北京 100072
2 中国人民解放军陆军研究院建设与发展研究所, 北京 100012
3 中国洛阳电子装备实验中心, 河南 洛阳 459000
全息体视图打印技术是当下广泛应用的一种全息技术。近年来本课题组提出了一种新的对视角图像进行预处理并进行全息体视图打印的方法,称为有效视角图像切片嵌合(EPISM)法,该方法可以通过一步记录实现传统两步法的全息打印效果,具有很高的研究价值。为了在光学实验之前对EPISM法全息体视图的打印结果进行预测,提出一种EPISM法全息体视图的数值重构算法,采用该算法对EPISM法处理过的合成视角图像进行数值重构,可以在光学打印之前预先得到不同观察角度和观察位置所看到的再现图像。将数值重构图像与原始采样图像以及光学实验再现像进行比较,结果表明:该算法可以较好地对EPISM法全息体视图打印的光学实验结果进行模拟。
全息 全息体视图 数值重构 中国激光
2018, 45(12): 1209002
华南师范大学物理与电信工程学院, 广东 广州 510006
对于同轴傅里叶数字全息，传统重构算法应用快速傅里叶逆变换算法进行重构，但采样过程需要满足香农采样定理，导致海量采样数据，大大增加了存储和传输的代价。提出了一种基于压缩传感的相移同轴傅里叶数字全息重构方法，利用马赫曾德尔干涉光路采集同轴全息图，对采集数据进行部分采样、测量；然后利用最小全变分法对采集的数据进行数值再现。数值仿真结果表明，基于压缩传感的傅里叶全息重构算法优于基于快速傅里叶逆变换的传统算法，它将全息数据的采集和压缩合为一步进行，不仅采样数据明显少于传统采样数据，而且利用约8%的数据仍然能精确地重构出原图像。
数字全息术 压缩传感 相移全息 同轴傅里叶变换全息 数值重构 激光与光电子学进展
2013, 50(4): 040901
1 北京工业大学应用数理学院, 北京 100124
2 北京工业大学微纳信息光子技术研究所, 北京 100124
使用两个不同的波长分别记录数字全息图，分别由数值再现得到每个波长对应的包裹相位图，再求得两者的相位差得到等效波长的相位图，通过此双波长相位解包裹方法得到连续的相位分布以消除相位包裹。通过数值模拟研究了双波长相位解包裹方法，搭建了双波长数字全息实验系统，并利用660 nm和671 nm两个波长的激光对标准石英平片和平凹透镜进行了相衬成像。通过双波长相位解包裹方法得到了连续的相位分布，实验结果与数值模拟结果具有较好的一致性，证明了双波长相位解包裹方法的有效性。
全息 双波长数字全息 相位解包裹 数值再现 光学学报
2012, 32(10): 1009001
南京师范大学 江苏省光电技术重点实验室,南京 210097
为了测试德国HOLOEYE公司LC-R2500型1024像素×768像素反射式空间光调制器的纯相位调制特性,采用了基于双光束干涉原理的测量方法,得到了输入图像灰度与相移量对应关系。将相位恢复算法编码后的纯相位图像作为空间光调制器的输入信息,进行了理论分析和实验验证。结果表明,光学再现像与数值模拟结果相吻合,验证了纯相位调制特性测量的准确性。
测量与计量 相位调制 双缝干涉 数值再现 光学再现 measurement and metrology phase modulation double-slit interference numerical reconstruction optical reconstruction
1 华南农业大学物理系， 广东 广州 510642
2 暨南大学光电工程系， 广东 广州 510632
应用二维高斯窗口傅里叶变换对全息图进行局部分析。首先定义二维窗口傅里叶变换，并从理论上证明通过二维高斯窗口傅里叶变换所获得的叠加频谱与傅里叶变换所获得的频谱是一致的。对菲涅尔全息图进行数值再现时，通过提取窗口区域内局部全息图的+1级频谱信息，并随着窗口中心在整幅全息图上逐点移动，将窗口傅里叶变换局部分析所获得的+1级频谱叠加求和，可有效地重构出与+1级衍射像相对应的完整频谱信息，在一定程度上改善了0级以及±1级衍射像所对应的不同频谱之间的串扰，提高了再现像的质量。
全息 数值再现 空间滤波 二维窗口傅里叶变换 holography numerical reconstruction spatial filtering 2-D window Fourier transform
为了消除相移误差对数字全息中再现像的像质的影响，本文对单次相移数字全息进行了研究。基于相位统计特性，提出了一种有效消除相移误差的新方法，该方法能够对任意未知相移量进行提取，并利用数字全息图所有抽样点的强度偏差之和作为评价标准，通过逐步改变计算得到的初始相移值来寻找正确的实际相移角。计算机模拟得到了很好的再现结果，证明了该方法的可行性和有效性。
数字全息 单次相移 相移误差 菲涅耳衍射 数字再现 digital holography single phase-shifting phase-shifting error Fresnel diffraction numerical reconstruction
1 上海电力学院 电力与自动化工程学院, 上海 200090
2 上海理工大学光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
3 上海理工大学动力工程学院, 上海 200093
采用同轴数字全息技术测量研究粒子场, 由于直透光、孪生像等因素的影响, 以及焦深(DOF)通常是粒子直径的数十倍以上, 造成了粒子轴向定位精度普遍较低。通过分析影响焦深大小的因素, 采用增大系统的数值孔径, 即减小记录距离可以明显降低焦深, 并提出一种用于粒子轴向定位的基于最大梯度的自动聚焦算法。自动聚焦算法中通过选择适当大小的对焦窗口将再现粒子包含在内, 对粒子边缘识别区域的任意可能的梯度方向都求出它的梯度, 利用比较后得到最大的梯度, 作为自动聚焦判别数据。同时, 考虑到算法的精确度和稳定性, 引入了阈值参数。经仿真和实验表明, 该算法具有较好的单峰性和稳定性, 可减小焦深对粒子轴向定位精度的影响。
全息 自动聚焦 焦深 数值重构
1 上海理工大学 光学与电子信息工程学院
2 上海电力学院 电力与自动化工程学院,上海 200090
3 上海理工大学 动力工程学院,上海 200093
采用同轴数字全息技术测量研究粒子场,其高分辨力的再现像和粒径高精度测量受到诸多因素的影响。本文简要介绍了同轴数字全息的基本概念、原理、方法及其在粒子直径测量中的应用,主要通过计算机仿真研究了记录距离和粒子浓度这两个因素对粒径测量精度的影响,给出了记录距离的范围,同时提出了基于灰度梯度提取粒子边缘进行粒径测量的方法,并通过实验进行了验证。
数字全息 粒径测量 数值重构 数字图像处理 digital holography particle diameter measurement numerical reconstruction digital image processing
西北工业大学理学院光信息技术研究所陕西省光信息技术重点实验室, 陕西 西安 710072
对数字无透镜傅里叶变换全息图直接采用逆傅里叶变换进行物场的数值重建时,需要满足两个条件：第一,全息图的记录过程必须满足傍轴近似条件,否则再现过程中会产生非傍轴像差; 第二,记录全息图时物平面与参考点光源到全息图记录平面的距离必须相等,否则再现过程中会产生离焦像差。理论分析了非傍轴及离焦记录条件下数字无透镜傅里叶变换全息图的灰度分布特点,并提出了相应的非傍轴及离焦像差的数值校正方法。根据实际的非傍轴或离焦记录情况,分别给所记录的数字全息图灰度分布矩阵乘以适当的非傍轴或离焦校正因子,以消除灰度矩阵中非傍轴或离焦因素的影响,然后再对校正后的全息图灰度矩阵做逆傅里叶变换处理,即可得到准确的数字再现像。实验结果表明,该数值重建方法能够有效地消除无透镜傅里叶变换全息术中数字再现像的非傍轴像差及离焦像差,提高再现像的质量。
数字全息术 无透镜傅里叶变换全息图 非傍轴像差 离焦像差 数值重建
