基于空间光调制器的相移数字全息实验研究

设计并搭建了基于空间光调制器的相移数字全息实验装置,用计算机控制空间光调制器产生实验所需物体,并且控制相关物体参量,完成了基于空间光调制器的透射式数字物体的全息记录和数字再现．实验结果表明相移数字全息方法优于一般数字全息,基于空间光调制器的相移数字全息方法具有物体数字化、物体参量可调、可实现动态物体等显著特点,为相移数字全息提供了更广阔的应用前景．     

数字全息技术的应用

本文简明介绍了数字全息技术在三维形貌观测、显微领域、粒子场分析与测试、防伪领域中的应用。     

用液晶空间光调制器实现动感合成全息

提出了一种基于液晶空间光调制器实现合成全息动感的新方法．首先根据人眼双眼视差立体视觉原理获取三维物体的二维体视对阵列，由计算全息方法得到每一视角的一对体视图的合成全息图并顺序存储，再现时由计算机控制将合成全息图阵列以一定频率输出到液晶空间光调制器，通过光路分离左右视图再现像，从而使人眼观察到动感的立体图像．该方法由计算机控制全息图分时输出再现代替空间面积分割方法，相比传统的合成全息来说。实现的方法灵活，易于操作．     

离轴数字全息成像方法研究

数字全息是一种三维相衬成像技术,它不仅获取物体定量的振幅信息,同时还可以获得相位信息。本文采用离轴方式记录全息图来提高再现像的质量,避免了零级像、原始像和共轭像三者之间的串扰;主要分析不同参考光方向对物体原始再现像的影响。该方法表明,参考光方向选取的合适,可以有效地消除零级像和共轭像的干扰,提高再现像的质量。     

光折变全息记录中的光束耦合效应研究

通过对光折变全息记录过程中光束耦合效应的理论分析,发现由于不同的光轴设置方向对应不同的光束耦合作用,导致了在记录光光束比一定的条件下利用两个光轴设置方向得到的两个稳态光栅的衍射效率之间存在一定的差异,分析结果表明,在记录过程中利用光束耦合作用产生的这种自增强效应可以得到较高的稳态光栅衍射效率,并得到实验结果的验证,说明在实际应用中必须考虑和利用这种自增强效应。     

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。     

全息反射光栅的制作及其性能测试与分析

用光致抗蚀剂为记录介质制作１２００条／ｍｍ反射全息光栅并测试它的性能。其衍射效率最高可达６０％，分辨本领可达到同类型刻划光栅的水平。     

相移数字全息成像孔径合成数值模拟

提出相移数字全息中以子图拼接扩大等效芯片尺寸来提高分辨率的方法。使用相关方法拼接了相移数字全息中4幅子图,扩大了记录范围,提高了成像分辨率。以4条5微米宽的狭缝为实验物体进行了模拟实验。结果表明,文中孔径合成技术能够明显提高系统成像分辨率,经孔径合成后分辨宽度小于5微米。     

合成全息的计算机设计及自动化记录

应用计算机图形设计软件3Ds max设计的三维立体模型具有任意角度间隔的二维视差图片,用以替代传统用胶片相机或数码相机获得二维视差图片,实现动态三维虚拟物体或场景的全息合成.应用液晶空间光调制器和自动分区伺服系统构造了记录主全息图的自动化装置,取代了传统的人工干预,解决了传统合成全息术步骤繁琐的问题,提高了合成全息图的质量和制作效率.     

合成全息的计算机设计及自动化记录

应用计算机图形设计软件3Ds max设计的三维立体模型具有任意角度间隔的二维视差图片,用以替代传统用胶片相机或数码相机获得二维视差图片,实现动态三维虚拟物体或场景的全息合成.应用液晶空间光调制器和自动分区伺服系统构造了记录主全息图的自动化装置,取代了传统的人工干预,解决了传统合成全息术步骤繁琐的问题,提高了合成全息图的质量和制作效率.     

电子散斑和全息光弹混合方法测量透明材料的应力强度因子

全息光弹性中等和线是获得断裂力学中应力强度因子的一种有效方法,但用传统的全息光弹性方法获取等和线需暗室,要经过显影定影及再现,而且不能直接数字化使其应用受到限制,提出一种将全息光弹性与相移电子散斑干涉有机结合的方法,不但克服传统全息光弹性的不足,而且使全息光弹性实现了数字化,中将这一方法成功应用于有预制裂纹的三点弯曲试件上,定量求得其应力强度因子K1,实验值和理论值具有相一致的结果。     

便携式智能回弹仪系统

文章介绍了一种新型的智能回弹仪系统,该系统采用线阵CCD成像原理进行位置信号的非接触式检测,实现了信号的无损检测;利用PIC单片机自带USB接口进行数据通信。文中重点分析了基于PIC16C765单片机的CCD驱动电路设计、图像信号的采集电路及PIC16C765集成的USB模块通信协议的开发等,试验证明该系统具有硬件结构简单、使用方便、抗干扰性好及采集数据可靠等特点。     

基于CCD的智能车寻迹方法

介绍自主式寻迹智能车的设计,探讨采用电荷耦合器件(CCD)作为路径采集模块实现自主寻迹的软硬件设计方法.系统以Texas Instrument公司的TMS320LF2407A为主控制器,实现了对CCD输出的黑白视频信号的实时采集处理,通过边沿提取算法获得路径信息,对舵机和驱动电机采用P控制算法,使得智能车行驶快速流畅.研究表明此设计方案可在黑白(或色差较大)赛道上获得良好的自主寻迹效果.     

光纤线径无接触测量及其计算机图像处理方法

扼要介绍了采用光衍射方法,通过ＣＣＤ摄像实现无接触测量光纤等细丝线径的原理和实验过程,着重叙述了用计算机进行图像处理的方法和技巧。     

用CCD测量汞干涉条纹(谱线)的宽度

介绍了运用鲁末－盖格板及棱镜光谱仪得到了某一波长谱线的干涉条纹，用CCD拍摄和计算机处理，能快捷地得到该谱线宽度的方法。     

基于CCD的智能车导航系统研究

目前智能车导航大多采用摄像机来获取路面信息,针对这一特点研究开发了基于CCD的导航模块.详细介绍了CCD视频信号的采集及处理方法.考虑到环境光线的变化会影响导航效果,提出了一种自适应动态阈值图像处理算法;该算法运算量小,能跟踪环境光线的变化.同时给出了系统抗干扰的处理方法,从而有效解决了因外界光线和赛道变化引起的智能车跑偏问题.通过系统实验和竞赛,证明了该导航系统具有良好的智能性和抗干扰能力,即此方案是有效的.     

基于线阵CCD的高精度位置检测

为对大范围内运动的物体进行精确定位 ,该文描述了一种使用线阵 CCD(charge coupled device)进行空间位置检测的方法。首先阐明物像空间的坐标关系 ,在传统摄像机模型的基础上 ,建立了包括成像误差在内的一维摄像机修正模型。通过先进行成像误差矫正再进行系统标定的两步法完成对系统的校准。实际测试表明 ,系统定位精度可达 1‰。该方法中 ,成像误差矫正方法适用性广 ,两步校准法物理意义明确。     

声全息分析噪声场的空间频域重建算法

声全息方法是分析噪声场的一种有效手段。该文在基于空间面积分的声全息重建公式的基础上利用二维快速Fourier变换进行了快速的声场空间频域重建。在理论推导的基础上 ,进行了模拟实验和现场实验 ,两种实验均证明了空间频域重建算法的有效性。     

基于Camera Link 协议的CCD图像采集系统

为满足航天相机系统快速、高质量的成像要求,设计了一种基于Camera Link协议的高速CCD (Charge Coupled Device) 图像采集系统。该系统采用CPLD (Complex Programmable Logic Device)、专用视频处理芯片TDA8783、乒乓结构的存储器进行设计,并使用时间延迟积分(TDI:Time Delay Integral)的工作方式,通过设置单级积分时间长度和积分级数改变总积分时间长度。实验结果表明,该系统能同时输出两路CCD电压信号,最高数据输出速率达15帧/s,信噪比大于50 dB,两通道的不均匀性小于2％,满足航天相机系统的高速、高分辨率设计要求。