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。     

基于低相干光平面波照明的数字全息显微测量

提出将基于低相干光平面波照明的离轴数字全息显微方法应用于微纳表面测量,结合角谱算法,可在更近的距离以高分辨率重建由平面波记录的数字全息图.在发光二极管平面波照明全息实验中,通过单幅离轴全息图对标准刻线板进行了强度像和相位像的重建.在重建过程中,未发生频谱重叠的现象.对其三维表面形貌的评定结果显示重建的横向参数值与纵向参数值均与标准值具有很好的一致性.     

基于模糊聚类的数字显微全息图像分割

图像分割是由图像处理到图像分析的一个关键步骤,同时它又是一个经典难题;数字显微全息图像由于其成像机理的复杂性以及对成像环境的高要求使图像的分割变得更为困难。文章将模糊聚类应用于数字显微全息图像的分割,实验证明这种方法简便而有效。     

基于参考物镜的数字全息显微相位畸变自动补偿

建立了参考物镜与数值拟合相结合的方法,对离轴数字全息显微系统的相位畸变进行补偿.因为物镜带来的光波曲率差异,预放大数字全息显微系统往往产生附加相位因子.在参考光路中引入相同参考物镜,利用物理方法初步消除因为曲率问题带来的相位畸变.参考物镜加入以后,相位畸变主要来自三个方面.衍射计算时使用数字模拟平面参考光,离轴结构存在空间角,产生一次相位畸变;实际记录到的全息图,参考物镜实验误差导致了残余二次相位畸变;光路中其他光学元件形成像差,无法获取正确的微结构三维形貌.数值上通过多项式对整个相位表面作曲面拟合,利用相位表面与该拟合曲面的差值,提取样品真实相位分布.只用一幅全息图,经过一次多项式拟合便实现了多次相位畸变的自动补偿.以USAF分辨率板作为微结构样品作形貌测量,验证了该方法的准确有效.     

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.     

基于数字全息显微术的光纤连接器端面形貌检测技术

根据光纤连接器端面检测的要求,设计了运用数字全息显微术测量光纤连接器端面检测的光学系统和相应的再现方法.实验表明:该方法获得的结果清晰,可对光纤连接器端面的几何参数(如端面半径、球面顶点偏芯度和纤芯高度等)进行检测,同时可以重构端面的三维形貌.     

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.     

反射式离轴数字全息显微光强参数研究

为了探究光强参数对于反射式离轴数字全息显微再现像质量的影响,概述了数字全息显微技术的研究现状以及影响全息图再现像质量的因素,基于菲涅尔衍射积分,论述了离轴数字全息图的记录与再现像过程,分析了一定记录距离下物光和参考光光强比对于全息图再现像质量的影响。通过控制物光路以及参考光路中滤光片的滤光能力来实现不同的物参光强比,从而记录下标准分辨率板的反射式显微全息图并进行重构。其实验结果表明:在记录距离已知的情况下,物光和参考光的光强比对反射式显微全息图再现像质量有着显著影响。因此在保证其他实验条件不变的情况下,确定适当的物参光强比是提高全息图质量的关键。通过理论分析,确定了实验的记录距离,并对该记录距离下的频谱图进行分析,验证记录距离的正确性。在相同记录距离下进行不同物参光强比下的对比实验,确定了可以实现较好重构效果的物参光强比范围。实验结果亦为进一步研究基于反射式数字全息的三维重构提供了理论依据与技术条件。     

数字全息显微术的记录及重建实验研究

对数字全息显微术原理、数字全息图的记录和重建算法进行了理论分析和实验研究. 构建了基于Mach-Zender干涉仪的离轴全息图记录光路,以分辨率板为目标进行了数字离轴全息显微图的采集,数字信号后处理以及振幅、位相分布的数值重建. 研究了基于菲涅耳衍射的数字重建算法,解决了数字参考光模拟,消除零级衍射和孪生像干扰及确定重建参数等问题,得到的再现像清晰. 研究表明,该技术可用于微观物体的位相分布测量.     

基于TN-LCSLM的计算全息实时再现

分析了计算全息图编码原理,介绍了用MATLAB编程计算全息编码的主要步骤.用Matlab模拟了计算全息图的再现结果.将编码全息图实时输出到高分辨扭曲向列型液晶空间光调制器(TN LCSLM)上,和傅里叶变换透镜、滤波器、CCD等组成计算全息实时再现系统,实现了全息图的实时再现.最后,分析了提高再现像质量的方法.     

MatLab在数字光学显微轮廓仪中的应用

在数字光学显微轮廓仪中采用ＭａｔＬａｂ作为测量结果的图形显示手段,解决了ＶｉｓｕａｌＣ／Ｃ＋＋与ＭａｔＬａｂ之间不同语言混合编程的接口问题,给出了用ＭａｔＬａｂ进行图形编程的实例。     

数字实时全息对物体微小形变的测量研究

本文介绍了实时全息法和数字全息法的发展近况,实验中以透明物件横向受压产生形变的过程,采用数字实时全息干涉摄影系统记录试件应力场分布及其变化,用MATLAB编程处理视频文件连续的呈现出物体的实时变化情况.     

数字实时全息用于孔洞夹杂物的试验研究

将数字实时全息应用于不同孔间距孔洞夹杂物的实验研究,采用计算机数字再现,得到孔间干涉应变场分布的数字全息干涉条纹图.通过对孔洞干涉的条纹级数、形状和分布情况的分析,证明了数字实时全息方法良好的适用性、重复性和直观可比性.     

数字全息显微中的相位像差自动补偿算法

结合图像分割技术提出了一种用于数字全息显微成像的相位像差自动补偿算法.首先,采用最小二乘拟合算法对包含被测物体的解包裹相位图进行粗略的补偿,在此基础上,利用图像分割算法对其背景区域进行分割,获得不含被测物体的解包裹相位图.最后,对其进行最小二乘拟合从而实现相位像差的精确补偿.传统的数字全息显微技术需要通过手工检测背景区域来解决相位像差补偿的问题.然而,本文方法既不需要人工干预,也不需要光学设置的先验知识,即可实现相位像差的自动补偿.通过搭建的数字全息显微实验平台验证了所提算法的可行性和准确性.     

显微数字全息中欠采样全息图的复原和利用

 在数字全息中由于受CCD分辨率的限制,获得的全息图常存在欠采样问题.从理论上分析了欠采样出现的原因,给出了对其中欠采样全息图复原、利用的方法,并将其应用到显微数字全息中,得到了比较理想的细胞三维形貌,结果表明方法是有效的.与不进行复原的结果相比较,扩展了全息图的利用范围.由于数字全息中欠采样问题的普遍存在,方法具有实际的意义.     

基于数字全息和计算全息的动态三色全息三维显示

为了实现数字全息图和计算全息图再现像的融合,将数字全息、计算全息与空间光调制器相结合,构建了一个数字化动态三色全息三维显示系统,用数字全息术记录实际物体的全息图,用计算全息术计算得到虚拟物体的全息图,然后将2种全息图输入到空间光调制器中.结果显示:通过空间光调制器的衍射,在空间中得到虚拟信息与实际信息融合的再现像.该方法实现了数字全息图和计算全息图再现像的融合,达到了增强真实物体的三维显示效果.     

全息光学元件的象差

本文提出一种计算全息光学元件光路和象差的方法,而且像传统光学那样,将象差分成若干类,以便进行比较。主要讨论的问题有:光路计算的基本公式,焦距,象距,放大率和理想象高,起始座标的确定,总结公式,计算实例。     

一种离轴数字全息显微相位自动补偿方法

在离轴数字全息显微技术中,离轴光路往往在数字参考光重建过程中导致倾斜的相位畸变,严重影响重建质量.采用一种畸变相位自动补偿的方法,对数字全息重建过程进行研究.通过对全息图的频域图进行处理,找到+1级像和零级像所成角度的对应关系,利用多像素坐标计算,得到相应的倾斜数字参考光.利用倾斜的数字参考光进行数字重建,再通过对重建相位图进行二值化处理,利用最大连通区域判定找到最佳补偿相位,实现相位的自动补偿.实验证明方法效果较好,能实现自动消除一次相位畸变的功能.     

光学全息的计算机仿真及计算全息软件

在光学全息理论的基础上论述了计算机仿真技术及其计算全息的基本原理,并运用Quickbasic编制了罗曼Ⅲ型和干涉型计算全息制作软件,通过接口程序对多种滤形的计算全息图进行输出,验证了全息软件仿真光学系统的准确性。