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。     

相移数字全息图像加密技术研究进展

文章针对相移数字全息光学图像加密技术,从加密系统的结构、效率和安全性三方面回顾了这一技术的国内外研究进展,并讨论了它的发展态势。     

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．     

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。     

余弦拟合消除相移误差在显微数字全息术中的应用

分析了在常用的四步相移中相移误差对相位重构造成的误差,给出了相移误差与相位重构误差的关系式,提出了通过干涉条纹的拟合来计算相移误差的方法,并将该方法应用于数字显微全息术测量细胞相位的实验中,得到了比较理想的细胞三维形貌.与不进行修正的结果相比较,发现相移误差造成的周期性相位重构误差,在使用后被明显地减少了,表明此方法是有效的.考虑到大多数全息图的干涉条纹比较容易识别,而且比较规则,因此该方法有比较好的通用性.     

数字基元全息图的计算机仿真

对数字基元全息图及其再现进行了计算机仿真研究,用MATLAB软件模拟CCD记录基元全息图,并编程实现离散菲涅耳变换,在此基础上完成了对数字基元全息图的数字再现;仿真实验结果与理论完全符合。     

基于相移误差的五步相移算法

利用相移技术进行相位测量时,相移误差是相移算法的主要误差来源.本文提出一种五步相移算法,可以减少相移误差.先由傅立叶变换求出相移误差,然后用相移误差计算相位分布.由傅立叶变换测量相移误差,测量速度快,简单易行.对系统存在相移误差和探测器非线性误差时进行了仿真,结果表明:该文提出的五步相移算法较该算法的三步、四步相移算法,误差最小,测量精度最高.     

计算全息的误差综合修正

为了使计算全息图用于单模光纤场分布测试,必须研制高质量的计算全息图。我们提出误差修正的新方法——误差综合修正法。并研制出了高质量的用于单模光纤场分布测试的计算全息图。本文首先讨论罗曼Ⅲ型傅里叶变换计算全息图的编码及其误差,然后讨论误差综合修正方法,最后给出应用误差综合修正后所得到的计算全息图的模拟再现像和在实际光学系统中得到的再现像。     

三步相移全息有限角CT技术重建温度场

提出了三步相移全息有限角ＣＴ技术重建热气流温度场．实验中采用双参考光相移方法,在正交两个方向上各±８°的有限角范围内,应用联合代数迭代法,重建了三维热气流温度场．结果表明,这一技术可以重建出令人满意的结果     

一种全息体视图重现方法的研究

计算全息中采用基于衍射的光栅条纹生成方法,将视场分为连续的8个区域,每个区域由一个空间频率不同的基本条纹衍射生成,并利用规则照相机几何获取的空间透视体生成的对极平面图,用计算全息与图像处理技术产生一个全息立体图,实现简单景物具有3D视差效果体视重现。     

空间移相干涉仪的移相误差分析和测试

分析研究了一种基于二维正交光栅分光的空间移相干涉仪的移相性能,指出移相器偏振片组中偏振单元的方位角偏差将直接产生2倍的移相误差,同时干涉图的空间一致性失调也会产生一定的移相误差.在根据原理方案搭建的实验系统中,分别采用测量4幅干涉图的对应消光位置法,以及作出干涉图同一行的光强拟合曲线之间的李萨茹图法,来测量出干涉图之间的实际移相量.结果表明,实验系统中经过空间一致性校准的干涉图之间的移相误差在±1.2°以内.     

基于数字全息术的粒子定位测量

将数字全息术应用于粒子场测试,数字全息术中采用电荷耦合成像器件CCD记录全息图,采用计算机模拟再现所记录的粒子场中粒子的一些定量信息.阐述了同轴数字全息的基本概念、原理、方法及其在粒子定位测量中的应用,并进行了计算机仿真与实验研究,证明了该方法的适用性.     

基于数字全息的图像置乱的研究

基于用数字全息对图像进行置乱及复原的基本原理,提出了一种基于数字全息的图像置乱方法,并通过实验证明了本方法的置乱和复原效果．     

印刷图像中隐藏水印的菲涅耳变换方法

在研究数字全息技术、双随机相位加密技术和数字印刷技术的基础上,提出了一种新的菲涅耳全息术水印隐藏方法．该方法将待隐藏水印信息经过菲涅耳加密面进行随机相位加密,并离轴记录其像全息图像,将离轴记录的菲涅耳变换加密面像全息图像,以适当的强度叠加隐藏在载体数字图像中,通过正确密钥可从含水印图像中恢复水印信息．通过打印或数字印刷技术可以将含水印图像印制在证件等印刷品中;印刷品中的含水印载体数字图像通过扫描输入生成数字图像,就可以从中提取所隐藏信息．理论分析和仿真实验证明,该方法具有安全性、鲁棒性和不可见性．该方法在解密时通过解密模板紧贴解密,且只需进行一次逆菲涅耳变换就可提取隐藏水印信息,若使用光学系统解密,调整简单,有利于提高恢复隐藏信息的质量．     

修正离轴参考光计算全息图的数值再现及像质评价研究

修正离轴参考光计算全息图制作方法中,博奇、黄氏及李维汉型三种计算全息图实质上是分别在全息图函数中加入新的偏置项,从而形成不同的全息图编码方式.由于这三种编码方式所加的偏置项不同,其对再现像质量的影响也不相同.本文将计算全息技术与数字全息技术相结合,实现了博奇、黄氏及李维汉型三种计算全息图的设计制作、数据处理、再现过程的全数字化.一方面,采用计算机对计算全息图进行数字化滤波,在频谱域消除虚像和零级像,得到了单一的清晰实像;另一方面,通过引入信噪比和图像亮度等参数指标,对以上三种计算全息图的再现像质量进行评价     

干涉型分数傅里叶变换计算全息及其数字再现

根据Lohmann I型分数傅里叶变换(FRFT)光学单元,在FRFT数值算法的基础上获得了物光波在FRFT域的离散复振幅分布,以干涉型计算全息编码方法制作出了分数傅里叶变换计算全息图(CGH),并在计算机中进行了数字再现。仿真实验结果表明:干涉型CGH能记录下物光波的振幅和相位的完整信息,输入平面上的物光波经过任意阶次FRFT后,按照干涉型CGH编码方式产生的全息图能够通过相应阶次的逆FRFT实现再现。     

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．     

数字全息三维轮廓生成方法的研究

依据数字全息的光场分布公式，对数字全息三维轮廓生成的原理进行理论分析，推导出了不同的数字全息轮廓生成方法的分辨率公式，并进行计算机模拟验证．该方法克服了光学全息三维轮廓生成的困难，并且可以直接得到数值化的结果，是一种对微小物体三维形貌进行快速、高精度测量的方法．     

基于小波变换的数字全息再现像质量提高方法

数字全息再现像中存在的散斑噪声严重影响了数字全息的应用,通过分析边缘检测方法和小波变换阈值去噪方法的原理,提出了一种基于边缘检测的小波变换散斑噪声去除方法。首先利用高斯-拉普拉斯算法获得边缘图像,进而通过Neyman-Pearson准则获得自适应阈值,并采用改进折中阈值函数对边缘图像和非边缘图像小波系数进行处理,将两者处理后的小波系数相加,并进行反变换得到处理后的图像。研究结果表明,该方法能够较好地在去除散斑噪声的同时保留图像细节。