數(shù)字全息是一種全新的三維成像技術(shù),近年來(lái)得益于計(jì)算機(jī)處理技術(shù)和光電傳感器制作工藝的提升而迅速發(fā)展起來(lái),數(shù)字全息的重建再現(xiàn)過(guò)程可以通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬,能夠?qū)崿F(xiàn)從記錄到重建的全程數(shù)字化。它具有傳統(tǒng)全息的全視場(chǎng)、非接觸、可獲取三維深度信息等優(yōu)點(diǎn),同時(shí)也能應(yīng)用計(jì)算機(jī)圖像處理進(jìn)行去噪,提高全息圖的質(zhì)量。由于計(jì)算機(jī)數(shù)字化的靈活性,數(shù)字全息有著測(cè)量準(zhǔn)確,存儲(chǔ)處理方便等優(yōu)勢(shì)。同軸數(shù)字全息因其無(wú)需復(fù)雜的物理光學(xué)調(diào)制器,具有價(jià)格低廉、原理簡(jiǎn)單、對(duì)光電傳感器的空間帶寬利用效率高等優(yōu)點(diǎn),因此被廣泛應(yīng)用。但是由于物光和參考光的同向傳播,導(dǎo)致重建過(guò)程中存在直流項(xiàng)、共軛像和失焦偽影與真實(shí)像重疊,嚴(yán)重影響重建效果。因此,如何消除共軛像和失焦偽影等噪聲影響,提高重建質(zhì)量,是同軸全息技術(shù)亟待解決的問(wèn)題。針對(duì)以上問(wèn)題,本文的主要研究工作內(nèi)容如下:1、本文提出一種基于稀疏差異壓縮感知算法,解決了同軸全息顯微鏡的重建中產(chǎn)生共軛像與真實(shí)物象混淆的問(wèn)題。波的傳播過(guò)程中的傅里葉變換具有轉(zhuǎn)換基性質(zhì),引入壓縮感知技術(shù),根據(jù)共軛像和真實(shí)像的銳化程度的不同,通過(guò)全變差稀疏約束迭代消除共軛像。與傳統(tǒng)的相位復(fù)原算法對(duì)比,仿真試驗(yàn)和全息圖重建實(shí)驗(yàn)的結(jié)... 

【文章來(lái)源】：鄭州大學(xué)河南省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：72 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

離軸數(shù)字全息記錄過(guò)程示意圖

2理論基礎(chǔ)10數(shù)字全息圖的重建過(guò)程是用計(jì)算機(jī)模擬光波的衍射反傳播來(lái)實(shí)現(xiàn)的，重建過(guò)程如圖2.2。圖2.2離軸數(shù)字全息重建過(guò)程示意圖圖中ccxy表示全息圖平面，iixy表示重建成像平面，2z為全息圖記錄平面和重建成像平面之間的距離。用參考光來(lái)照射全息圖，獲得原始物體的振幅和相位分布。根據(jù)光波的衍射定理，用計(jì)算機(jī)模擬光的衍射傳播過(guò)程，將全息圖記錄平面上的物光波的復(fù)振幅分布傳播到重建平面，以實(shí)現(xiàn)數(shù)字全息再現(xiàn)像的重建，當(dāng)記錄過(guò)程中的目標(biāo)物體平面到全息記錄平面的距離1z和重建過(guò)程中全息圖記錄平面和重建成像平面之間的距離2z相等時(shí)，即可獲得原始物體的聚焦再現(xiàn)像。離軸全息圖雖然通過(guò)改變物光和參考光傳播方向的夾角，做到分離直流項(xiàng)和共軛像的目的，但是，對(duì)光電探測(cè)器的帶寬積的利用率較低，導(dǎo)致獲得的全息圖片的分辨率低。2.3同軸數(shù)字全息在同軸數(shù)字全息的光路系統(tǒng)中，物光和參考光沿同一方向傳播，擁有相同的光路性質(zhì)，因此，數(shù)字全息的同軸系統(tǒng)具有光路簡(jiǎn)單，受介質(zhì)干擾小，且對(duì)光電探測(cè)器表面的傳感面積利用率高，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。同軸數(shù)字全息根據(jù)光源的不同，可分為平面波和球面波；本節(jié)以球面波作為光源為例來(lái)介紹同軸全息的記錄成像和重建的特點(diǎn)。圖2.3描述了用點(diǎn)光源照射的同軸數(shù)字全息系統(tǒng)的記錄過(guò)程，其中ppxy、ooxy、ccxy分別表示點(diǎn)光源、目標(biāo)物體和全息圖記錄所在

2理論基礎(chǔ)11平面的坐標(biāo)系；0z為點(diǎn)光源到物平面的距離，1z為物平面到記錄平面的距離。點(diǎn)光源發(fā)射波長(zhǎng)為的球面波照射物體，經(jīng)過(guò)物體的衍射而形成的光波為物光波，直接透過(guò)的光波為參考光波，沿同一個(gè)方向傳播到記錄平面，并在記錄平面上進(jìn)行干涉，形成的干涉圖樣被CMOS記錄下，實(shí)現(xiàn)全息圖的記錄，球面波傳播到物平面后的歸一化振幅表達(dá)式為：()()220exp2opopjkAxAyBz=+（2.5）其中k=2表示球面波數(shù)，()ppA，B表示點(diǎn)光源在其所在平面的位置坐標(biāo)，假設(shè)在物平面上的物體的復(fù)振幅表達(dá)式為：圖2.3同軸數(shù)字全息記錄過(guò)程示意圖(,)(,)exp(,)oooooooUxy=axyjxy（2.6）上式中,(,)ooaxy和(,)ooxy分別為物體在物平面上的振幅和相位分布。(,)ooaxy也可以表示為：(,)=1(,)ooooaxybxy（2.7）(,)oobxy為物目標(biāo)物體的吸收系數(shù)。則式（2.6）還可以表示為：(,)(,)oooooUxy=C+txy（2.8）上式中C表示未被物體調(diào)制的部分，且0C1，將由此項(xiàng)生成參考光，(,)ootxy

【參考文獻(xiàn)】：
碩士論文
[1]基于數(shù)字全息術(shù)的水下氣泡場(chǎng)探測(cè)研究[D]. 韓正英.中國(guó)海洋大學(xué) 2010
[2]數(shù)字全息原理及應(yīng)用的研究[D]. 賈昉.西北大學(xué) 2008
[3]水下粒子場(chǎng)數(shù)字全息探測(cè)方法研究[D]. 鐘強(qiáng).中國(guó)海洋大學(xué) 2008



本文編號(hào)：3517569