1969年,美國貝爾實驗室（Bell Laboratory）的Boyle和Smith發(fā)明了電荷耦合器件（Charge Couple Devices,CCD）,20世紀六十年代末,美國宇航局的Fossum發(fā)明了CMOS圖像傳感器“片上相機（camera-on-a-chip）”,CMOS即互補金屬氧化物半導體（Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS）。但是受限于當時的工藝技術(shù),面陣光電器件直到90年代初才開始快速發(fā)展。傳統(tǒng)全息術(shù)以干板作為記錄介質(zhì),存在濕法處理以及難以精確復原等缺點,一直以來研究人員無法解決這一問題,伴隨著面陣光電器件的快速發(fā)展,全息領(lǐng)域才有了爆炸式的突破——數(shù)字全息。數(shù)字全息技術(shù)采用數(shù)據(jù)化處理手段,可以將記錄的數(shù)據(jù)和圖像轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號,然后進行存儲、處理、加工以及再現(xiàn),可以實現(xiàn)光機算一體化。相移干涉術(shù)（Phase-Shifting Interferometry,PSI）是一種利用相移技術(shù)測量物光波前相位的干涉技術(shù),可以從多幅（兩幅及以上）攜帶一定相移量的干涉圖中求取待測物光波前的相位分布信息。隨著數(shù)字全息技術(shù)的應用研究和面... 

【文章來源】：哈爾濱理工大學黑龍江省

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

數(shù)字全息術(shù)測量微型氣體流量傳感器的雙波長輪廓Fig.1-2Dual-wavelengthprofileofaminiaturegasflowsensormeasuredbydigitalholography

哈爾濱理工大學工學碩士學位論文4圖1-2數(shù)字全息術(shù)測量微型氣體流量傳感器的雙波長輪廓Fig.1-2Dual-wavelengthprofileofaminiaturegasflowsensormeasuredbydigitalholography2001年，Dirksen等人使用無透鏡傅里葉數(shù)字全息的裝置對具有濕潤且不穩(wěn)定表面的生物樣品（豬心臟瓣膜假體）進行了干涉測量[14]，如圖1-3所示，這一實驗證明了基于數(shù)字全息的干涉測量是可能的，即使對于生物物體也是如此。2005年，Javidi等人首次提出使用數(shù)字全息術(shù)進行三維圖像的融合[15]，并且通過實驗證明使用多分辨率小波分解的圖像融合技術(shù)，可以增加通過使用多波長數(shù)字全息術(shù)獲得的三維重建圖像的細節(jié)和對比度。2006年，Montfirt和Colomb提出了一種多波長數(shù)字全息顯微鏡進行亞微米層析成像的方法[16]，該方法采用離軸幾何結(jié)構(gòu)，使用在k鄰域中等間隔分離的多種波長進行記錄，然后按照卷積法進行數(shù)值重建，獲得了五級臺階的微結(jié)構(gòu)，如圖1-4所示。圖1-3無透鏡傅里葉變換數(shù)字全息測量心臟瓣膜假體表面形變。a）心臟瓣膜假體；b）全息干涉圖；c）重構(gòu)復振幅直接計算的包裹相位分布；d）解包裹和平滑之后的相位分布Fig.1-3LenslessFouriertransformdigitalholographymeasuresthesurfacedeformationofheartvalveprostheses.a)Heartvalveprosthesis,b)doubleexposureholographicinterferogram,c)reconstructedwrappedphasedistributiondirectlycalculatedbycomplexamplitude,andd)unwrappedandsmoothedphasedistribution

哈爾濱理工大學工學碩士學位論文5圖1-4五級臺階分別在波長0、375、525、975、1200、1275nm處的重建部分的模擬結(jié)果（小寫字母）和實驗結(jié)果（大寫字母），以及a）模擬目標和A）實驗目標的樣本平均振幅Fig.1-4Thesimulationresults(lowercaseletters)andexperimentalresults(uppercaseletters)ofthereconstructedpartofthefive-stepstepatthewavelengthsof0,375,525,975,1200,and1275nm,respectively,and(a)thesimulationtargetand(A)theaveragesampleamplitudeoftheexperimentaltarget2008年，Rappaz等人提出將雙波長數(shù)字全息顯微鏡應用于生物醫(yī)學中[17]，利用波長不同的光在細胞外介質(zhì)中折射率不同的特性，分別測量細胞的折射率和細胞厚度。2012年，Choi和Seo等人將數(shù)字全息顯微鏡技術(shù)與粒子跟蹤測速技術(shù)相結(jié)合提出了數(shù)字全息顯微粒子跟蹤測速（DigitalHolographicMicroParyicleTrackingVelocimetry，DHM-PTV）技術(shù)[18]，DHM-PTV技術(shù)可以以很高的空間分辨率測量微尺度流中的三分量三維（3C-3D）速度場，根據(jù)重建圖像的強度值實現(xiàn)自動定焦，對微管中的紅血球的運輸和微流體設備中的3D流動進行了測量。2015年，Satake等人利用數(shù)字全息PTV可視化技術(shù)，通過使用核反應堆中冷卻系統(tǒng)的水作為工作流體進行折射率匹配，采集到了粒子的全息條紋圖像，實驗裝置圖如圖1-5所示，然后，通過重建粒子的位置，測得了球體周圍的3-D速度場，從而保證了核反應堆的正常工作[19]。2016年，Hall等人將全光成像與數(shù)字在線全息技術(shù)（DigitalIn-lineHolography，DIH）對比[20]，追蹤了水滴對水薄膜的沖擊產(chǎn)生的次級液滴和來自shot彈槍的藥丸，分別測量了粒子的三維位置、單個粒子尺寸和三分量速度矢量，證明對于固定的圖像傳感器，數(shù)字全息技術(shù)可以實現(xiàn)更高的

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于廣義相移干涉術(shù)的數(shù)字全息實驗[J]. 徐先鋒.  實驗室研究與探索. 2011(03)
[2]可采用任意未知相移的廣義相移數(shù)字全息干涉術(shù)[J]. 蔡履中,徐先鋒,王玉榮,孟祥鋒,楊修倫.  激光與光電子學進展. 2009(02)
[3]相移器平移誤差與傾斜誤差不敏感相移新算法[J]. 郭紅衛(wèi),陳明儀.  光學精密工程. 2000(02)

博士論文
[1]廣義相移數(shù)字全息相移提取算法及應用研究[D]. 李杰.山東大學 2014
[2]廣義相移數(shù)字全息干涉術(shù)相移提取及波前再現(xiàn)算法的理論及實驗研究[D]. 徐先鋒.山東大學 2008

碩士論文
[1]相位測量輪廓術(shù)在3D錫膏檢測儀中的應用研究[D]. 呂磊.蘇州大學 2018
[2]基于廣義相移數(shù)字全息的理論與實驗研究[D]. 張鯉.中國石油大學(華東) 2016
[3]數(shù)字全息測量微結(jié)構(gòu)表面形貌算法研究[D]. 鄒惠瑩.哈爾濱工業(yè)大學 2014



本文編號：3495444