为了提高螺旋波带片用于相衬成像的分辨率和成像对比度，因此本文将螺旋波带片的透光环带替换为透光微孔，以类-贝塞尔函数作为螺旋光子筛透过率的振幅调制窗函数设计了一种螺旋光子筛.在相同的特征尺寸下，螺旋光子筛比螺旋波带片具有更大的数值孔径，因此分辨率更高.同时基于光瞳切趾原理，经过类-贝塞尔振幅调制窗函数对螺旋光子筛透光微孔的分布进行调制，螺旋光子筛的成像对比度将高于螺旋波带片.通过数值计算和仿真分析表明：螺旋光子筛的点扩展函数主瓣宽度相对于螺旋波带片更窄，旁瓣幅值也相对更低.在相衬成像中，螺旋光子筛不仅能够消除螺旋波带片对圆盘状位相物体成像时图像的“浮雕”效应而且能够更为清晰地分辨出位相跳变更为密集的周期矩形条状物体.因此，螺旋光子筛用于相衬成像中将具有更高的成像分辨率和成像对比度，其在医学领域将具有广阔的运用前景.

研究了基于螺旋相位频谱滤波器滤波的径向希尔伯特变换对不同边缘分布图像的增强特性.给出了拓扑荷n=1的有限孔径螺旋相位滤波器点扩散函数的解析表达式,并利用圆孔、汉字和人像等三幅不同边缘分布密度的图像进行了边缘增强的模拟计算.结果表明,基于螺旋相位频谱滤波的径向希尔伯特变换会使边缘增强图像具有立体浮雕效果,并且随着输入图像的边缘分布密度变大,立体浮雕效果会越显著.通过理论分析得出,这一现象是由螺旋相位滤波器点扩散函数中的次极大分布与输入图像边缘卷积引起的.这一结论为图像的信息处理提供了一些有利的手段.

为了提高对等离子体内界面区域的诊断精度，研究了利用螺旋型波带片实现边缘增强成像的技术。制作了用于可见光波段的一阶螺旋型波带片，最外环宽度3 μm。利用螺旋型波带片对振幅式物体进行了边缘增强成像，实验获得了成像物体内边界区域的清晰图像，界面区域的成像强度得到很大增强。通过实验测量发现，当物距在菲涅耳衍射区域内时，螺旋型波带片也能够获取较好的成像质量，表明螺旋型波带片具有较大的视场角，能够对大尺度物体进行边缘成像。基于螺旋型波带片的边缘增强成像可以弥补传统成像方式对界面区域成像的不足，提高对等离子体内界面区域的诊断能力。