数字全息显微术应用于微器件的测量研究

利用数字全息显微测量的方法进行微器件测量,以实现微小形变或者微小位移的测量,继而进行反馈调节,实现实时监测.在学习数字全息的基本理论的基础上,建立无预放大数字全息显微测量系统,对MEMS微器件进行测量.基于菲涅耳近似的再现算法编写了数字全息再现的程序,用频谱滤波的方法对全息图中对图像质量有严重影响的零级项、孪生像进行了有效的抑制,从而使成像质量得到提高,最终获得了其再现三维轮廓,刻槽深度为160nm,栅距为430μm.     

高分辨率数字全息相衬成像技术

采用傅里叶频谱对数方法进行自动聚焦,建立一套显微数字全息记录光路.提出综合利用自动相位补偿程序和手动调节记录参量的方法,对强噪声干扰的全息图进行数值重建,得到美国空军分辨率测试板准确的相位像,实现横向大于2.38μm、轴向不超过10 nm的成像分辨率.实验结果表明,在强噪声情况下,利用自动相位补偿方法只能得到粗略的记录参量;要获得准确的相位信息,必须手动精调.记录高质量数字全息图是数字全息技术的关键.     

同轴全息三维透明物体的计算机重构

计算机制全息图(CGH)是通过数值计算方法生成全息图.论文将CGH技术与数字全息再现技术相结合,直接用计算机产生理想透明物体的同轴菲涅耳(Fresnel)全息图,来研究全息图的数字再现.通过对全息图进行逐层再现,并利用数字相移术消除虚像和零级像,得到了理想透明物体各层面的再现结果.     

全息图的数字化频域滤波及数值再现研究

采用计算机对普通离轴计算全息图及博奇型修正离轴参考光计算全息图进行数字化滤波操作,可在频域将零级及孪生像消除,从而得到单一的清晰实像或虚像。利用快速傅里叶变换算法计算菲涅耳衍射积分,实现了计算全息图的设计制作、频域滤波、再现过程的全数字化,计算机数值模拟结果表明该方法具有再现图像信噪比高、操作过程简便、计算速度快、灵活性强等特点。     

无透镜傅里叶变换数字全息记录与再现

为了有效的记录和再现物体的数字全息图,搭建了无透镜傅里叶变换数字全息装置.根据传统全息理论,分析了无透镜傅里叶变换数字全息的记录、再现原理和实验要点,并进行相应的数字图像处理.结果表明:采用无透镜傅里叶变换数字全息术可以很方便的显示物体的再现像,同时记录物体的振幅和相位信息.此法操作简单,尤其在微小物体的三维形貌测量上将有着非常重要的作用.     

数字全息再现中的积分核近似问题研究

对数字全息再现中的菲涅耳近似核hFz和Fresnel-Kirchhoff衍射积核hz进行了理论分析。得出了在满足菲涅耳近似条件下,这两种积分核再现具有等同性,同时hFz核再现具有缩短计算时间的优点,并给出了利用hFz积分核数字再现的实验结果。而在数字全息显微术中,hz核再现可以得到高的分辨率,并进行了数值模拟。     

小波分解法在钨极氩弧焊熔池面形重建中的应用

为了解决傅里叶变换轮廓术重建熔池三维面形遇到的频谱混叠困难,研究了二维小波变换原理,采用图像二维小波分解的方法对熔池图像进行多尺度分解,重构熔池的背景图像,滤除频域中的零频成分,解决了零频与基频的混叠问题。利用小波分解法结合傅里叶变换轮廓术较好地实现了基频信息的提取与熔池的表面重构,提高了傅里叶变换轮廓术的测量范围。     

数字全息图再现的有关参数选取

数字全息的再现过程是以数字的形式在计算机中完成的,对全息图有关参数的选取影响着数字全息再现像的结果。基于菲涅耳衍射理论和数字全息再现的原理,通过编程进行仿真实验,深入探讨了再现光波长、全息图像素元大小和再现距离等3个主要参数对再现像的影响。仿真实验结果表明,只要这些参数的取值处在合适的范围内,即可得到满足一定要求的清晰再现像。     

菲涅耳衍射变换及其在二元光学设计中的应用

导出菲涅耳衍射的逆运算表达式，定义菲涅耳衍射变换，并基于二元光学设计的Gerch-berg—Saxton(GS)算法，将菲涅耳衍射变换用于二元光学元件的设计，给出对产品表面作激光标记的光学元件的设计实例．     

一类部分相干光束的焦移特性研究

基于部分相干光的传输方程,研究了光强为高斯分布、空间相干度函数为零阶贝塞尔函数的部分相干光束聚焦的焦移现象.研究结果表明,部分相干光束的焦移不仅依赖菲涅耳数,且依赖光束的相干长度.菲涅耳数越小,焦移量越大;部分相干涡旋光束的相干长度越小,焦移量越大.     

版权保护中基于数字全息术水印的应用

提出了一种基于数字全息术的用于版权保护的水印方法.首先将含有版权保护信息的图像生成数字全息图,然后通过小波变换将其作为水印嵌入要保护的对象,对提取的水印进行数值重构可以得到版权保护信息.由于全息图具有不可撕毁的特性,所以该方法对各种攻击具有较强的抵御性.测试结果证明,该方法的鲁棒性较好.     

数字全息的研究进展

介绍了数字全息的基本概念和原理,以及在动态测量上的应用,分析了目前消除数字全息再现物体图像时零级光影响的常用方法,重点介绍了相移技术.为提高再现物体图像质量,还介绍了光学超分辨在数字全息中的应用.     

一种基于全息原理的数字图像实时加密解密系统

提出了一种新的数字图像加密解密系统。该系统基于全息原理以及随机位相编码的思想,加密过程是通过全息记录原理以及随机位相编码方法在光学系统中实现的,解密过程借助于计算机,采用逆菲涅尔变换算法恢复出原图像。仿真结果表明提出的方法结构简单,成本低,能实现实时准确地加密并解密数字图像,并且密钥保密度高。     

无透镜傅里叶变换数字全息图记录和再现研究

利用传统无透镜傅里叶变换全息理论，分析了无透镜傅里叶变换数字全息的记录、再现和物像关系，推导了满足记录采样和再现像分离的记录条件，进行相应的计算机模拟分析和实验研究．结果表明：无透镜傅里叶变换数字全息术可以方便地提高数字全息的分辨率和扩大记录物体的尺寸，对数字全息技术的发展和应用研究有重要的意义．     

Elimination of the Background Noise of the Decoded Image in Fresnel Zone Plate Scanning Holography

A method of digitally high pass filtering in frequency domain is proposed to eliminate the background noise of the decoded image in Fresnel zone plate scanning holography. The high pass filter is designed as a circular stop, which should be suitable to suppressing the background noise significantly and remain much low frequency information of the object. The principle of high pass filtering is that the Fourier transform of the decoded image is multiplied with the high pass filter. Thus the frequency spectrum of the decoded image without the background noise is achieved. By inverse Fourier transform of the spectrum of the decoded image after multiplying operation, the decoded image without the background noise is obtained. Both of the computer simulations and the experimental results show that the contrast and the signal-to-noise ratio of the decoded image are significantly improved with digital filtering.     

基于CCD、EALCD的数字全息再现研究

提出一种新的数字全息再现方法,将电耦合器件CCD与电寻址液晶EALCD相结合用于数字全息的再现.不仅避免了传统的全息记录材料显影、定影等过程,也避免了材料非线性记录等缺点,并可以实现普通的数字全息较难实现的基于位相移法的三维测试.为了验证该方法的实用性.对CCD记录的傅立叶变换全息图和计算机生成的傅立叶变换全息图的再现进行了实验研究,实验结果表明,CCD与EALCD相结合,不但可以实现数字全息图的光学再现,而且可以实现全息图的实时再现,可应用于数字全息干涉测试.     

同轴全息粒径测量的仿真研究

采用同轴数字全息术和数字图像处理技术相结合的方法对粒子场中的粒径进行测量.阐述了同轴数字全息术的基本概念和原理,确定了粒子的边界并测量了粒子的尺寸,并针对一个粒子和多个粒子的情况进行了仿真实验研究.实验结果表明,测量的相对误差均在8%以内.     

液晶器件作为全息记录介质的参数研究

利用空间光调制器液晶器件（LCD）代替全息干板实时再现全息图像.LCD的相对低分辨率对全息再现像质产生一定影响.以菲涅尔全息为例，分析了LCD空间分辨率和全息条纹频率之间的关系.为保证衍射再现像分离、充分利用LCD带宽和提高系统分辨率，讨论了计算全息对参考光角度、物体尺寸和物体计算距离的要求，得到了参数的合理取值范围，并比较了在不同参数下的实际再现结果，验证了理论分析的正确性.