计算全息的采样研究

基于Whittaker-Shannon抽样定理,对计算全息的采样进行了研究,获取适合计算全息图的采样间隔,并研究了菲涅尔全息图采样间隔与全息图尺寸、物点坐标及物点到全息面距离的关系以及傅里叶变换全息中全息面记录点数与物点采样间隔的关系.实验模拟表明此方法采样后的全息图再现像效果较好,且有利于减少全息图的信息存储量和提高全息图的计算速度.     

计算机制一步彩色彩虹全息的研究

针对现有的彩色全息技术中存在的制作过程复杂、色串扰、技术条件要求高等问题,提出了一种计算机制一步彩色彩虹全息技术。该技术将光学一步法彩虹全息技术和多次曝光彩色全息技术相结合,首先根据线全息图理论,确定每个物点的线全息图在整个彩虹全息图中的区域范围,并计算线全息图,然后将每个物点的线全息图相加,直接获得计算机制一步彩虹全息图,大大减少了全息图的计算量。在此基础上,分别计算彩色物体的红、绿、蓝三分色计算全息图,并合成为彩色彩虹全息图,用白光再现获得真彩色全息再现像,大大简化了彩色彩虹全息图的制作过程、降低了技术条件要求,充分发挥了计算全息简单、灵活、方便的优点。给出了理论分析和实验结果。     

二元计算全息图两种制作算法的研究

提出基于MATLAB实现计算全息图制作的两种方法,并作了分析比较。对文献1提出的方法做了两点改进。用这两种方法制出的计算全息图在PC机显示器上进行模拟再现,取得了良好的效果。实验表明两种方法各有优点,用MATLAB绘制计算全息图比传统语言的编程算法更加简单方便。     

面向层结构的角谱传播计算全息算法(特邀)

为了提高计算全息图的生成速度和再现像的重建质量,文中基于角谱传播的精确衍射计算过程,提出了一种面向层结构的角谱传播计算全息算法。该算法将三维场景分层,并将每层场景通过角谱衍射运算得到子全息图。通过子全息图在干涉面的叠加,最终生成整个三维场景的全息图。由于角谱运算没有旁轴近似,因此对于不同类型的三维数据,利用该算法计算得到的全息图均可重建得到精确的再现像。此外,该算法的计算复杂度不取决于三维场景的复杂度,只取决于分层层数,因此运算速度较传统点元法可提高两三个数量级。该算法为三维场景的动态显示提供了一种有效的解决方案。     

二元计算全息图两种制作算法的研究

提出基于MATLAB实现计算全息图制作的两种方法，并作了分析比较。对文献1提出的方法做了两点改进。用这两种方法制出的计算全息图在PC机显示器上进行模拟再现，取得了良好的效果。实验表明两种方法各有优点，用MATLAB绘制计算全息图比传统语言的编程算法更加简单方便。     

计算全息图及Lohmann全息图位相误差的修正

本文讨论计算全息图,侧重制作Lohmann全息图.编制并计算了拉格朗日内插傅里叶二元全息图的程序,对Lohmann全息图位相误差进行了修正,提高了再现质量,使计算全息图的应用推进了一步.     

混合型计算全息图检测低反射率非球面(特邀)

计算全息图被广泛应用于高精度离轴非球面面形检测,为提升低反射率材料检测过程中的条纹对比度,提出了一种混合型计算全息图,对准区域使用反射型全息图,基于衍射效率模型给出了最佳对比度对应的膜层反射率,主区域使用位相型全息图实现衍射效率的提升,从而提升检测区域的条纹对比度。通过多步半导体工艺实现混合全息图的加工,并对某微晶材料离轴非球面进行检测,实验结果表明:该混合型计算全息图可以获得清晰的条纹对比度,最终检测精度优于0.02λ （λ=632.8 nm）,该混合型计算全息图可广泛应用于低反射率非球面检测。     

基于并行计算的全息图快速生成

全息图的快速生成是当前计算机制全息的重点与难点,为提高全息图的生成速度,提出一种基于Cuda并行计算的全息图快速生成方案。首先利用OpenGL的深度缓存对空间物体进行离散取样,获得空间离散物点集,再对传统的查表算法进行优化处理,大大减小查找表的空间大小,离线制作查找表,存入GPU纹理内存,合理设计并行计算方案,将Cuda并行计算的方法应用于全息图的快速生成。实验表明该方法有效可行,并行计算可将全息图的生成速度提高40倍左右,同时,OpenGL的使用给交互式全息图的计算机生成提供一种研究思路。     

计算全息图的快速生成技术

传统的2D显示设备只能提供平面图像显示,无法使观看者获得身临其境的观看体验。为了使人们更真实地认识客观世界,显示技术从2D向3D发展已成为了一种趋势。全息3D显示能为人眼提供3D物体全部的深度信息,因而被视作3D显示中最具发展潜力的技术之一。然而,3D物体的全息图计算量巨大,导致计算速度缓慢。为了能够实现实时动态的全息3D显示,计算全息图的快速生成技术受到了很多研究者的关注。本文首先基于标量衍射理论介绍了全息3D显示技术的基本原理,然后根据3D物体的数学描述形式分别介绍了基于点元法、面元法和分层法的三类计算全息图的快速生成方法,并概述了硬件加速法和深度学习法在全息图快速计算中的应用,最后对各类方法进行了总结和展望。      

全息图的计算机模拟再现

利用计算机模拟再现全息图的方法,为计算机制全息图和电子全息图的处理和传输过程中再现像像质评价提供了一个客观灵活的分析手段。     

一步法大景深反射全息图

本文对反射全息图白光再现时由于光谱展宽造成的像模糊进行具体的几何分析,在此基础上提出了大景深反射全息图,并在旁轴近似条件下推导出它的景深表达式.实验上,利用一步法制作了一张景深为63厘米的大景深反射全息图,在普通点光源再现下获得了观察效果很好的大景深再现像.优于大景深彩虹全息图的是,大景深反射全息图具有更强的景深表达能力,更大的视场和自由的视差,再现像的立体感非常强烈.这些优点在计算和实验结果中得以充分体现.     

离轴数字全息零级像的空域滤波预处理消除法

基于离轴数字全息记录特点和数字图像处理技术,提出了一种消除离轴数字全息零级像的有效方法。该方法只需记录一幅数字全息图,无需增加实验装置的复杂性,直接对数字全息图在空域进行预处理,就可消除数字全息再现时的零级像。与一些消除零级像的现有方法相比较,该方法具有算法简单,处理速度快的优点,所提出的方法通过实验得到验证。     

迂回相位编码的傅里叶变换计算全息图及其再现

光学全息图直接利用光学干涉法在记录介质上记录物光波和参考光波叠加后形成的干涉图样，而采用计算全息(CGH)的方法可不借助参考光直接记录物光波的复振幅信息。如果对迂回相位编码的全息图再进行一次逆的快速傅里叶变换，则可由计算机模拟完成物光波的全息图再现。试验结果也验证了该方法的可行性。     

基于二级并行架构的颗粒全息图快速重建方法

为了加快颗粒全息图的重建速度,提出了一种基于多线程编译框架(OpenMP)和统一计算设备架构(CUDA)并行技术的二级并行架构颗粒全息图快速重建方法。第1级并行针对重建截面,第2级并行针对像素,同时在这两个维度进行并行重建,利用OpenMP实现图片级并行,利用CUDA实现像素级并行。以煤粉颗粒全息图为测试对象,同时采用单线程重建程序和二级并行重建程序进行全息重建,比较了两种计算方式的重建结果和计算耗时。结果表明,二级并行重建结果与单线程重建结果是一致的,且可大大缩短重建耗时; 对于分辨率为5000×5000的全息图,在重建截面数为40时,可实现48.3倍的加速比。此计算架构在数字全息的颗粒场实时在线诊断中具有很好的应用前景。     

用细激光束分析彩虹全息图的研究

本文分析了再现激光束垂直入射在彩虹全息图上时全息狭缝象的分布规律，及它们在观察屏上的分布规律。指出它们在观察屏上的分布应呈双曲线型，并给出了它们的解析表达式，其结果与实验相符合。本文还用这种再现方式讨论了模压全息图是怎样拍摄的及如何获得其主要拍摄参数。     

基于小波变换的太赫兹数字全息成像自动聚焦算法

自动聚焦技术是实现数字全息成像快速、准确再现的关键技术之一。在分析聚焦和离焦过程中小波变换高频和低频系数变化特点的基础上,提出了一种基于小波变换的聚焦判据函数。采用无噪声和被噪声污染的模拟太赫兹(THz)数字全息图,比较分析了这种聚焦判据函数和五种经典的数字全息聚焦判据函数的性能,给出了综合评价。仿真结果表明：同五种经典聚焦判据函数相比,基于小波变换的聚焦评价函数具有更好的单峰性、更高的主峰锐度和极佳的抗噪性,是一种性能优越的THz数字全息成像自动聚焦判据函数。     

微颗粒场同轴全息的离焦处理方法

一、引言 全息法自首次应用于微颗粒场的分析以来,得到了不断发展,初期工作主要对技术本身及其机理进行探讨。实验表明,全息法是测量三维微颗粒场的有效手段,具有景深大、不干扰粒子群,且能记录粒子的大小、位置及速度等优点,并得到了广泛应用。 全息法将微颗粒场的数据信息寓于图像之中,所以必须对微颗粒场的再现图像进行处理,以“读出”粒子群的几何信息(尺寸、分布等)。以往的工作大部分都是处理粒子的聚焦像,而对球形的微颗粒,也可由粒子的离焦像求取粒子的大小和分布。 本文将此法应用于微颗粒场的处理,用一套半自动的图像处理系统,用所设计的程序,对微颗粒场的同轴全息图再现的离焦像进行处理,得到粒子的几何信息。     

应用单张全息干涉图测定三维微小位移的一种快速算法

当前全息干涉计量总的发展趋势是光电结合以提高测量精度,利用计算机处理数据作定量计算提高速度.近几年来.笔者在这方面作了一些尝试.本文介绍借助于对双曝光全息图作多次观察来测定物体三维位移场的一种快速算法.由于处理方法的一般性,这种快速算法不仅可用于研究固体力学、精密机械,还可用于生物医学(例如口腔矫形、全息牙科术、骨胳变形及颅脑外伤等)的基础研究和临床实践.     

On the Numerical Reconstruction of Images from a Microwave Hologram

A new technique for the numerical reconstruction of images from a long-wavelength hologram is proposed. The technique is to calculate images by the fast Fourier transform (FFT) algorithm with the hologram data sampled by a straight line approximation. This sampling technique is convenient to reduce the number of the sampling points, and the image can be reconstructed with less data than the conventional equally spaced sampling method. A one-dimensional hologram is constructed at S band and an image is reconstructed by the proposed method. These results are discussed and compared with the results of the conventional numerical reconstruction.