1 西安工业大学陕西省薄膜技术与光学检测重点实验室,陕西 西安 710021
2 中国兵器科学院宁波分院,浙江 宁波 310022
针对散射法在检测光学元件表面划痕时只能得到其光场分布而无法直接得到划痕深度信息的问题,将角谱迭代算法、光强传输方程(TIE)和角谱迭代结合的算法应用到光学元件表面划痕深度检测中。首先,采集光学元件表面的光场分布,分别利用两种重建算法得到表面划痕的相位分布,通过表面划痕对相位的调制特性计算出划痕深度;然后,从强度误差、相关系数及相对均方根误差来对两种算法的有效性进行评价;最后,通过实验验证了光学元件表面划痕深度重建结果的准确性。结果表明,与角谱迭代算法相比,TIE和角谱迭代相结合的算法重建划痕深度的相对误差更小,重建效果更好,重建精度更高。
测量 散射法 散射分布 划痕深度 相位重建 角谱迭代算法 光强传输方程 光学学报
2023, 43(14): 1412002
1 河北工程大学 数理科学与工程学院, 河北 邯郸 056038
2 河北博夏光电信息科技有限公司, 河北 邯郸 056000
3 计算光学成像与光电检测技术创新中心, 河北 邯郸 056038
数字全息显微术能够测量定量光场信息, 但全息相位重建通常需要经过频谱滤波、模拟衍射、相位展开、畸变补偿等步骤, 且在滤波时人工选取滤波窗口的尺寸误差会很大程度上影响成像质量。提出了一种基于改进DeepLabV3+网络的一步数字全息相位重建方法, 在DeepLabV3+网络的基础上引入MobileNetV2结构进行改进。使用MobileNetV2提取全息图特征; 通过空洞空间金字塔池融合多尺度特征; 采用双线性插值的方法进行上采样, 以得到高精度的定量相位重建结果。实验结果表明, 与使用PhaseNet重建相比, 方法在结构相似性指数上提高了6.5%, 能够准确高效地实现数字全息高精度定量相位重建。
数字全息 相位重建 空洞空间金字塔池 深度学习 digital holography phase reconstruction atrous spatial pyramid pooling deep learning
1 河北工程大学数理科学与工程学院,河北 邯郸 056038
2 河北省计算光学成像与光电检测技术创新中心,河北 邯郸 056038
3 河北省计算光学成像与智能感测国际联合研究中心,河北 邯郸 056038
数字全息术(DH)是监测透明样品定量三维信息的一种重要技术。然而,常规数字全息重建中需要相位畸变补偿和解包裹,严重影响了相位重建速度和重建精度。提出一种融合空洞卷积和注意力机制的改进残差Unet方法,实现了数字全息端到端相位重建,简化成像过程,提高了图像重建质量。此外,该方法还可以通过调整残差块,得到最优的实时重建网络模型。实验结果表明,所提基于深度学习的相位重建方法能够实时获得样品精确的三维形貌信息,有利于对动态样品进行实时监测。
数字全息术 相位重建 深度学习 残差网络 激光与光电子学进展
2023, 60(6): 0610016
五邑大学 智能制造学部, 广东 江门 529000
零频分量在离轴全息图中分布广且不携带物体的相位信息, 该分量的存在会显著降低全息图的信噪比从而影响重建精度。现有的零频分量抑制方法需要记录多张全息图或手动调节全息图的小波分解层数才能达到最佳效果, 虽然拉普拉斯算子也可用于抑制零频分量, 但难以提取+1级像。为了克服这些问题, 提出了一种基于希尔伯特-黄变换的零频抑制方法, 只需记录一张全息图且避免了手动调整分解层数。为了验证所提出方法的有效性, 将所提出方法处理后的全息图频谱与未零频抑制的全息图频谱、采用Haar小波变换和采用Laplace算子处理后的全息图频谱进行了对比, 还比较了三个随机选取的对比区域的标准偏差和截面图。实验结果表明所提出的方法不仅可以有效地抑制零频分量并且性能优于其他两种方法。
数字全息 希尔伯特-黄变换 零频抑制 相位重构 解析信号 digital holography Hilbert-Huang transformation zero-frequency suppression phase reconstruction analytical signal
光子学报
2022, 51(11): 1109001
光子学报
2022, 51(10): 1017001
强激光与粒子束
2021, 33(12): 123004
1 苏州大学物理科学与技术学院, 江苏 苏州 215006
2 山东师范大学物理与电子学院, 山东 济南 250014
3 山东省光场调控工程技术中心, 山东省光学与光子器件技术重点实验室, 山东 济南 250014
相位恢复技术在材料科学、生物医学、天文学等领域有着广泛的应用,不同的相位恢复技术及应用领域,需要用到不同的光源。光源的波长、相干性以及能量等参数都会影响最终的相位恢复效果。在以往的研究中,就空间相干性而言,往往将光源当作完全相干光处理,但是在实际应用中,X射线、电子束等光源都是部分相干光,且完全相干光经过介质时其空间相干性也会降低,因此,如何在部分相干照明下恢复物体正确的相位信息尤为重要。本文概述了空间部分相干照明下相位恢复技术的研究背景及研究进展,重点介绍了常用的几种相位恢复方法:模式分解法、强度传输方程、微扰法以及焦移法等,并对这些方法的优劣进行了对比分析。此外,还概述了微扰法相位恢复技术在特殊关联部分相干光场测量及部分相干涡旋光束拓扑荷数测量中的应用。
相干光学 相位恢复技术 部分相干光 相位信息
为了快速有效地测量微小透明物体表面形貌, 设计了一种基于Mach-Zehnder干涉仪的两步相移数字全息系统。该系统使用两个相同的CCD在不同距离同时采集干涉图像, 利用光学相移单元在每个CCD记录的干涉图之间形成一个π的相移, 然后通过光的空间传递函数及傅里叶变换给出了相位重建的算法。搭建了两步相移干涉光路, 以微透镜阵列作为待测物体, 验证了该系统的可行性。结果表明, 该系统比四步相移法节省一半以上的时间, 且能够达到与四步相移法相一致的相位重建结果。该方法对提高相位重建效率具有一定的帮助。
全息 数字全息 相移法 傅里叶光学 相位重建 holography digital holography phase shifting method Fourier optics phase reconstruction