无透镜傅里叶变换数字全息的频谱和记录能力分析

从空间频率的定义出发,对无透镜傅里叶变换数字全息图相干场表达式中的4个部分进行详细分析,结合采样和再现分离条件,推导出了同时满足这2个条件时,记录物体及参考点源与CCD之间的最小记录距离,指出该最小距离与物体尺寸及CCD像素尺寸有关,并进行了计算机模拟验证.研究结果表明:本文推导出的最小记录距离与以往文献中的最小记录距离相比,更为精确.     

基于非相干数字全息的多光谱成像技术

结合菲涅耳非相干数字全息和光谱成像技术的优点,提出能同时获得物体三维空间信息和光谱信息的四维成像系统,即在非相干数字全息系统中引入可调滤波器.在非相干光源照明下,记录三维物体在不同记录波长下的全息图,经数值处理获得物体不同波长的再现像.从波动光学的角度分析了该系统的点扩散函数,给出了再现距离与记录波长之间的关系.采用该系统对分辨率板单通道成像实验和多光谱成像实验进行了验证.     

用体全息方法实现消象散阵列照明器及微透镜阵列的记录条件

阵列照明器及微透镜阵列均可以用体全息实现,该方法要求记录体全息时尽可能保持记录平面光强均匀,使被记录模板的信息主要由物波的位相分布携带．本文探讨和分析了模板尺寸、模板空间频率、象元大小及形状、人射光角度等对记录平面的位置及光强均匀性的影响．还给出在满足消象散记录条件的斜入射及圆形孔径模板情况下的计算机模拟结果．     

发射天线固定的点频毫米波全息成像雷达系统

基于Fresnel衍射理论分别对固定发射天线的点频毫米波全息成像雷达系统和PNNL设计的移动收发天线的点频毫米波全息成像系统建立了数学模型,确定了目标反演成像质量与发射天线增益方向图、传输空间距离、散射目标形状和接收天线增益方向图之间的关系.同时基于Fourier光学角谱理论和快速傅里叶变换算法,采用Matlab程序编...     

全息光学元件空间频率的计算

本文根据记录介质内三维干涉条纹的空间频率矢量,推导了全息光学元件空间频率的计算式,讨论了全息光学元件空间频率分布和角色散分布,提供了几种参数的选择要求.     

利用投影栅自动识别平面物体空间位置的方法

根据正弦投影栅成像和光学三角法测量的原理,提出了一种利用投影栅自动识别物体空间位置的方法.使用CCD摄像机采集一幅参考平面的图像和一幅待测平面物面的图像,利用参考平面图像对测量系统进行标定.根据空间频率和空间距离的关系,由两幅图像可确定物体的空间位置.笔者介绍了测量的原理并给出了实验结果.实验结果表明,该方法可实现平面物体空间位置的快速自动化识别,有自动化程度高、计算速度快、对环境要求低的优点.     

近程毫米波合成孔径辐射计被动测距原理

毫米波合成孔径技术利用了物体自身辐射电磁波的相位信息,采用很少阵元就能实现实时成像,但目前合成孔径技术只是限于亮温成像,缺少了目标的距离信息,这对于目标探测与识别很不利。提出在近程条件下合成孔径被动测距原理和相应的双正交傅立叶变换算法,并给出了近程距离分辨率公式,近程成像的特点是成像公式中存在二次相位因子,而且距离分辨率和距离的平方成反比。毫米波合成孔径被动成像可以同时得到物体辐射的亮温分布和距离分布,能够有效克服离焦引起的图像模糊,对图像的反降晰和目标识别具有重要意义。     

光学4f系统的图像空间频率特性

为将光学小波变换应用于图像压缩,分析光学4f系统中图像实现方式和图像采集对图像空间频率特性的影响,研究图像频域能量集中特性及其在光学4f系统中的表现,提出光学4f系统中图像空间频率特性的相关计算方法。理论分析、仿真计算和光学实验结果表明:用于图像压缩的光学小波变换在频谱面上的空间滤波范围受到输入图像尺寸、近轴条件、光学4f系统的器件采样特性、图像频域能量集中度以及系统噪声的影响,应根据实际光学4f系统选择合适的光学小波变换的空间滤波范围。实验结果验证了方法和结论的正确性。     

体全息成像系统的研究

体全息成像系统是结合一个作为光学场处理的体全息组件的成像系统.本文提出了一种利用体全息元件在三维成像中的应用的新的方法.体全息透镜由于其用于全息记录的感光胶膜的厚度和所具有的布拉格选择性,使得体全息成像系统可以利用光分层进行体全息三维成像且可选择识别物体的特殊属性(如空间位置、光谱信号等).     

基于无透镜数字全息的显微成像系统

基于无透镜数字全息成像与再现的原理和范西泰特-泽尼克定理,对同轴无透镜数字全息显微成像系统可测量微颗粒的大小范围以及各元件之间的距离进行了推导,得到了较为准确的数据并设计搭建了系统。结果表明,无透镜数字全息显微成像系统相较于传统显微镜有不受空气中灰尘的干扰、视场大且可通过计算机处理提高图像质量等优点。通过用设计的系统观察直径在2～10μm的金刚砂,并与显微镜观察的图像做对比,证明了理论推导与结果相一致。     

基于高倍物镜的相位显微成像方法

当前基于干涉技术的相位显微成像方法已经被广泛研究,但基于非干涉方法(相位恢复)的相位显微成像研究还很少.本文将相位恢复与显微成像技术相结合,提出并论证了一种基于高倍物镜的相位显微成像方法,适用于微米级相位型物体的显微成像.该方法简单有效,针对高倍物镜显微系统的特性,采用同时移动CCD及显微物镜的拍摄方法,解决了传统拍摄模式下,高倍物镜的采样距离无法满足成像关系的问题.通过CCD采集物面在不同传播的距离衍射放大像,利用测得的强度信息重建物体相位信息.采用直径5μm的聚苯乙烯微球作为待重建样品,使用100×物镜进行显微成像实验.相位分布重建结果反映了样品真实高度的分布变化,证明了该方法的有效性.与基于干涉技术的相位显微方法相比,该方法所使用的实验装置更加简单,易于操作且成本更低.对于生物细胞或组织等相位型样品的厚度或折射率分布测量具有实际应用意义.     

基于数字全息术的实时光学全息显微分辨率分析

为了分析数字全息图记录和再现过程中影响再现像分辨率的因素,将空间光调制器与数字全息相结合,构建了实时光学三维显微系统.通过理论推导,得出了能够记录的物体大小和其分辨率之间的定量关系,同时也给出了最佳的参考光条件和最佳的记录距离;在此基础上,把USAF 1951鉴别率板的4个不同区域作为记录物体进行相应的实验.结果表明,实验与理论分析相吻合.     

多维全息θ调制板制作新技术

θ调制技术是阿贝二次衍射成像原理的一种巧妙应用 .通过多维全息调制板对空间频率进行调制 ,完成物 -频 -像的变换过程 ,可实现空间假彩色编码 .本文主要介绍了多维全息调制板的实验室制备 .     

影响超分辨力信号复原能力因素的分析

分析目标、成像系统及算法等诸多因素对超分辨力复原效果的影响.以一维方波信号的超分辨力复原为对象,分析物体的空间范围、点扩散函数、采样率、噪声及先验约束等对超分辨复原能力的影响.分析表明,物体的空间范围及噪声越小,所复原信号的超分辨能力越强;离散采样信号的复原效果与采样率和系统截止频率有关.一维信号的分析结果可以推广到二维情况,图像的超分辨力分析对研究新型超分辨力复原算法和改善现有算法具有实际意义.     

缝全息图象差研究

分析缝全息图象差的特性，指出全息图尺寸变化率和重现光与记录波长变化率对全息图象差的影响计算缝全息图象差的特性曲线，讨论消除和减少全息象差的条件．提出减少缝全息图象差的方法，给出实验结果     

3D非扫描成像激光雷达距离精度的Cramer-Rao下限

利用参数估计的方法进行了3D非扫描成像激光雷达距离精度的研究,根据数理统计的理论,分析了距离估计方差的Cramer-Rao下限（CRLB）,推导出了3D非扫描成像激光雷达距离估计方差的CRLB计算公式。 利用Monte Carlo仿真结果证明了推导的距离估计方差的CRLB具有有效性。 通过推导的距离估计方差的CRLB,对3D非扫描成像激光雷达的距离精度影响因素进行了分析,结果表明,减小脉宽、增加脉冲强度、提高采样速率、降低系统噪声、增加探测器量子效率都可以有效提高目标距离精度。      

一种具有安全特性的压缩全息成像方法

本文提出一种具有安全特性的压缩全息成像技术来解决当下存在于全息成像方面的安全问题.该方法可以在全息成像场景过程中实现光学加密、光学隐藏和光学压缩功能,能够在保护图像信息安全的同时,实现对数据的压缩.该方法将主对象引入经典Mach-Zehnder干涉仪的参考路径中,实现参考波的空间调制,形成参考光场的二维空间分布.之后,对象信息被加密并隐藏到菲涅耳域中目标光束和参考光束的相干成像过程中的主目标信息中,实现对图像的安全保护;同时,安全物体全息图被进一步压缩采样,单像素检测器只需记录较少数据,就可表示原始成像对象.该技术大大减少了对象的数据采集量,可以在纯光系统下安全地获得压缩对象,这是全息成像方法的一大突破,也有望突破全息影像在3DTV、医学诊断、实时全息TV等领域中,影像数据量受限的瓶颈.凭借全光学手段实现光学安全的可行性,本文提出的方法对实现全光网络、近地和星际激光通信链路等方面也有重要参考意义.     

基于线性调频步进信号的SAR实测数据成像

介绍了线性调频步进信号的形式及合成高分辨距离像的原理,提出了一种基于该信号形式拉伸处理的地杂波剔除方法,分析了目标运动以及雷达载机振动对合成的一维距离像的影响等问题,给出了合成距离像的仿真结果以及一种毫米波直升机机载成像雷达的实测数据成像结果。     

扩大数字全息视场的方法研究

目的 扩大数字全息的视场,提高数字全息的实用性.方法 提出并从理论上研究了扩大数字全息视场的两种方法--预成像法和图像拼接法,分析了两种方法各自的优点和局限性,提出将预成像法与图像拼接法相结合扩大数字全息的视场.结果 将该方法应用于物体三维形貌的测量,获得了人嘴石膏模型的三维形貌.结论 将预成像法和图像拼接法相结合能够有效地扩大数字全息的视场.     

菲涅尔衍射积分的角谱算法

菲涅尔衍射可看作一个线性空间平移不变系统，因此可以在频谱域中，利用角谱算法来数值计算菲涅尔衍射积分.首先详细阐明了角谱算法的具体实施过程，澄清了理想采样条件、卷绕误差产生的原因和影响范围以及计算窗口尺寸的选取依据等相关问题.然后采用角谱算法数值计算了高斯光束照明余弦光栅的菲涅尔衍射场.数值解与解析解的对比表明，当满足理想采样条件并正确选取计算窗口尺寸时，角谱算法可以达到非常高的计算精度.最后数值仿真了单透镜相干成像实验，进一步展示了角谱算法的应用过程.