2.52 THz傅里叶数字全息中噪声影响仿真

傅里叶数字全息具有抗撕毁性等优点,如能应用于太赫兹(THz)成像将具有重要意义。根据现有面阵探测器参数进行了2.52 THz傅里叶数字全息仿真实验,通过对目标分别添加高斯噪声和椒盐噪声后再现,研究了目标噪声对其影响。实验结果证明,高斯噪声方差小于0.20时,再现像虽然受到噪声影响但完全可以分辨,经过均值滤波和中值滤波后,图像轮廓变得清晰;当高斯噪声方差大于0.20时,再现像淹没在噪声中,滤波难以分辨出目标,且均值滤波比中值滤波效果好;当椒盐噪声密度为0.20时,目标的再现像被淹没,均值滤波和中值滤波均能使目标重新被观察到,且均值滤波效果相对较好。     

连续太赫兹波合成孔径数字全息成像方法

太赫兹波数字全息成像技术结合了太赫兹成像技术和数字全息成像技术的优势,是一种新型相衬成像技术,具有光源相干性要求低、光路结构简单、实时定量获取物光波复振幅信息等特点,非常适用于太赫兹波段成像。影响数字全息成像技术分辨力的因素有多种,其中一个主要因素是探测器靶面尺寸的大小,因此,提出合成孔径方法扩大探测器靶面尺寸,提高太赫兹数字全息的成像分辨力。文中搭建了连续太赫兹波同轴数字全息成像装置,获取了样品高质量、高分辨力的振幅和相衬图像。实验结果有效说明了合成孔径方法可以提高太赫兹数字全息成像分辨力。     

太赫兹离轴数字全息消零级方法的像质评价及其分析北大核心CSCD

在太赫兹离轴数字全息中,因其记录及再现距离较短,零级衍射会对再现像造成严重影响。利用三种图像质量客观评价指标,对2.52THz离轴数字全息中使用复振幅复原法和拉普拉斯算子消零级方法得到的再现像进行了比较分析。以成像实验中的分辨率板为模型设计了仿真目标,根据实验获得的照明光和参考光的强度分布仿真了全息图,利用角谱法进行再现,最后对真实太赫兹数字全息图进行了相同的处理,所得结果与仿真结论基本吻合。复振幅复原法和拉普拉斯算子法均能很好的抑制零级衍射。相比拉普拉斯算子法,复振幅复原法的零级衍射亮度衰减率更高,再现像整体上峰值信噪比更高,在高分辨率的0.2mm亮竖条纹区域具有更高的信噪比,图像质量更好。     

2.52THz面阵透射成像系统改进及分辨率分析

太赫兹(THz)面阵成像具有成像速度快和像素多等特点,因此具有广阔的应用前景。成像系统的光路设计对成像质量具有很大影响。利用PyrocamⅢ热像仪作为面阵探测器,利用相干公司SIFIR-50连续太赫兹激光器作为成像光源,搭建太赫兹面阵实时成像系统,并通过多个离轴抛面镜和聚乙烯透镜对原有成像系统进行改进,以人民币水印、镂空金属板和分辨率板为目标进行实时面阵成像,获得了较为清晰的图像,通过与原有成像结果对比,验证了成像质量的提高,并通过分析成像结果对该成像系统的分辨率进行估计,该成像系统分辨率可以达到0.6 mm。     

太赫兹数字全息成像的研究进展

随着太赫兹成像技术的发展,人们对太赫兹成像系统的成像性能如分辨率、成像速率、成像维度等均提出了越来越高的要求。为了消除衍射对太赫兹成像的影响,提高太赫兹成像系统所能达到的性能指标,许多学者已针对太赫兹数字全息技术进行了研究。首先对太赫兹数字全息的基本原理进行了概述,阐述并分析了目前国内外有关太赫兹数字全息成像的研究进展,这些研究显示太赫兹数字全息技术在提高成像分辨率、扩展成像维度等方面具有很大的发展潜力,且具备实时成像的能力,具有十分广阔的应用及发展前景。     

连续太赫兹波同轴数字全息相衬成像

太赫兹同轴数字全息成像是基于太赫兹波干涉记录的一种新型成像技术,具有光源相干性要求低、光路结构简单、成像分辨率高、实时定量获取物光波复振幅信息等特点,非常适用于太赫兹波段成像。搭建了一套连续太赫兹波同轴数字全息成像装置,通过全息图预处理和相位恢复算法,获取了样品的振幅和相衬图像,有效抑制了共轭像,并进一步探索了太赫兹同轴数字全息技术在生物医学检测上的可行性。     

太赫兹Gabor同轴数字全息记录距离实验研究

太赫兹Gabor同轴数字全息系统具有分辨率高和结构紧凑等特点,有潜在的应用前景。由于其系统横向分辨率与记录距离有关,因此研究实际成像系统中记录距离对成像结果的影响具有重要的应用价值。利用自制的分辨率分别为0.4mm和0.6mm的目标,进行了不同记录距离的2.52THz Gabor同轴全息成像实验,并通过角谱法实现数字再现。对再现像进行了对比分析,实验结果接近横向分辨率随记录距离变化的理论计算结果。     

太赫兹全息成像技术在太阳电池中的应用

晶体硅太阳电池具有成本低廉、工艺简单等优点,但在生产过程中难免会出现断栅、破裂等问题,因此对太阳电池片的检测至关重要。太赫兹波作为一种具有光子学及电子学特征的电磁波在无损检测方面具有独特的优势。通过采用太赫兹量子级联激光器数字全息成像系统,对模拟设计的太阳电池金属栅线、破裂硅片以及不同电阻率的衬底进行测试。结果表明,太赫兹全息成像技术在太阳电池检测领域具有较高的应用价值。     

深度学习用于连续太赫兹同轴数字全息重建

由于太赫兹面阵探测器像元数少,且目标像素数较少,全息图的衍射效应明显,因此其重建较可见光全息图重建困难。研究两种将深度学习用于二维连续太赫兹同轴数字全息振幅重建的方法,并与传统的角谱法（ASM）和带切趾的振幅约束相位恢复算法（APRA）进行对比。第一种是端对端的U-net网络重建方法（H-UnetM）,即网络输入图像为全息图;第二种是角谱法加U-net网络重建方法（AS-UnetM）。仿真研究表明,对于记录距离15～20 mm、分辨率0.3～0.5 mm目标的2.52 THz全息图,AS-UnetM重建优于APRA,而H-UnetM仅优于ASM但不如APRA。最后通过真实实验加以验证,结果表明H-UnetM能够重建目标,但部分背景噪声也被突出,而采用ASUnetM在目标附近的重建效果最佳。     

数字成像时间平均全息振动分析

提出用时间平均数字全息与数字成像相结合的技术测量物体的振幅场,在时间平均数字全息光路中引入成像透镜,使时间平均数字全息技术适用于大尺寸物体的振动分析。阐述了该技术的基本理论,设计了测量光路,并用圆形压电陶瓷片作了实验验证。实验结果表明,在相同条件下,使用数字成像时间平均全息技术记录和再现的数字全息干涉图与使用传统的时间平均全息干涉计量技术记录和再现的全息干涉图相吻合,比较两者的振幅计算结果误差很小。     

Terahertz Transmission Imaging with 2.52 THz Continuous Wave

In this article, two terahertz transmission imaging systems are built with a 2.52 THz continuous wave laser and two types of sensors. One is array scanning system using a 124×124 pyro-electric array camera as the detector; the other is a point-wise scanning system utilizing a Golay cell as the detector. The imaging speed and quality is briefly analyzed. Terahertz （THz） imaging results demonstrate that the array scanning system has higher imaging speed with lower resolution. The point-wise scanning system has higher imaging quality with lower speed.     

基于像面数字全息术的中药饮片细胞定量成像技术研究

细胞三维定量成像为中药饮片显微鉴别提供了新方法。为了提高数字全息显微成像质量,采用理论分析与实验验证相结合的方法,对球面参考光像面数字全息显微术的记录和再现过程进行了研究,提出了利用标准分辨率测试板对系统放大倍数、物距等参数进行标定的方法;并利用实验结果对两种常见的相位解包裹方法进行了对比。结果表明:球面参考光像面数字全息图不仅具有较高的信息容量,而且再现过程非常简单,还可以在记录过程中实时观察被记录样品的情况,并选择恰当的被记录区域。利用美国空军分辨率测试板的强度再现像就可以对全息成像系统的放大倍数等参数进行精确标定;利用基于横向剪切的最小二乘解包裹方法可以得到具有较大纵深细胞的准确相位;采取边缘识别技术,可以提高细胞再现像显示效果。     

基于相关全息原理的散射成像技术及其进展

由于随机散射效应,相干光束经过强散射介质后,出射光场变成光强呈无序分布的散斑场,因此无法直接从出射场获取入射光的信息。然而,在随机散射过程中,出射散斑场仍然携带着入射光场信息。从散斑场中获取原始信息以实现物体的重建是一个备受关注的研究课题。研究人员针对该问题提出了包括散斑相关、传输矩阵、波前调控及时间反演与相位共轭等技术。着重介绍了基于相关全息原理的散射成像技术,主要包括其原理、发展历史以及最新的研究进展,并对该技术的未来发展趋势进行了展望。     

数字全息中几种消零级方法的比较及改进

数字全息再现像中,零级衍射的存在影响了再现像的成像质量。在对几种简单消零级方法利弊分析的基础上,提出了一种定域灰度值非线性变换法。该方法不需要其他光学元件和额外的操作,即可以增强全息干涉图像的条纹对比度,同时消除零级衍射和背景噪声。将其应用在全息干涉术测量物体微小位移的实验中,成功消除了零级衍射的干扰,获得了高对比度的干涉条纹,并实现了物体微小位移的高精度测量。     

合成孔径数字全息的记录、再现及实现

介绍了合成孔径数字全息记录和再现的基本原理，提出了相应的实现方法和技术方案。特别对合成孔径数字全息再现中的两类方法：用单参考光记录的子全息图数字再现光场复振幅叠加或强度叠加，以及用多参考光记录的子全息图数字再现光场复振幅叠加或强度叠加方法进行了详细理论分析和实验研究。结果表明，合成孔径技术是一种提高数字全息再现像的分辨率的有效方法。与传统的子全息图直接拼接的合成孔径数字全息再现方法相比，用子数字全息图再现光场复振幅叠加或强度叠加两种再现方法均可实现合成孔径数字全息的再现，并可显著提高再现像的分辨率，但强度叠加方法的记录和再现难度远小于前者。在实际中可以根据解决问题的要求和子数字全息图的记录情况选用。     

实时太赫兹探测与成像技术新进展

图像获取速率和空间分辨率一直是面向应用型太赫兹成像所要解决的关键问题。针对这一问题,学者们基于合成孔径雷达(SAR)成像技术、电磁干涉与压缩感知(CS)等理论,提出了太赫兹合成孔径成像、太赫兹干涉成像和太赫兹压缩感知成像技术,它们在成像速度和空间分辨率等方面具有良好的发展潜力。综述了上述三种方法,总结概括其各自的技术优势以及新近的研究进展。展望了太赫兹成像技术在军事、公共安全领域以及无损探伤等领域的应用前景。     

压缩感知相移数字全息术

相移数字全息图用传统数字再现可以消除零级像与共轭像,但数字全息术记录的全息图及数字再现像的分辨率被CCD的分辨率所限制.将新兴的压缩感知算法用于数字全息图的稀疏重建,以实现由部分全息图数据得到高分辨率再现像.分析了压缩感知用于重建数字相移全息图的原理,并利用该算法对计算机模拟的相移全息图进行了重建.结果表明,压缩感知算法能够对数字全息图稀疏重建,利用50％的部分全息图数据重建出了较高质量的再现像,并消除了零级像和共轭像.当选用合适的观测器如数字微反射镜器件或随机位相片实现随机观测矩阵时,可以实现单像素成像,从而突破记录全息图CCD分辨率的限制.