强激光光束像传递测量系统离焦量干涉法测量

在强激光波前测量像传递系统中,4-f光传输系统透镜之间装调过程产生的离焦量引入了一个相位调制。首先从实验上测量了像平面处波面横向剪切干涉图样,利用矩阵光学和Collins衍射公式推导出了离焦量和激光波面横向剪切干涉条纹之间的理论关系,并得到了在无离焦情况下激光传输的空域和频域方程。对实验测量得到的干涉条纹空间灰度曲线利用最小二乘法进行了余弦曲线拟合,得到干涉条纹空间尺度,利用理论关系计算得到了离焦量的数值,实现了对像传递系统装调过程的定量描述。     

三维物体形状检测精度分析与研究

对三维物体形状检测的基本原理及检测处理过程进行了详细阐述。检测处理过程中根据系统检测信号的性质选择黑白条纹相间的编码光模式,为获得较好的检测精度和速度,对畸变条纹图像先采用边缘检测分割。由于所得畸变条纹图像的像素点的灰度受外界环境光干扰影响,必须对图像进行黑白二值化。对检测得到的畸变条纹图像进行二值化分割算法有很多,文中给出经典阈值分割处理和行阈值分割处理后的图像及效果比较,并对实验结果的精度进行分析,得出了结论。     

采用二值化相位光瞳的光学扫描全息方法

为了降低对随机相位板的精度要求,提出在光学扫描全息系统中采用二值化相位光瞳对多层3维物体进行全息成像的方法,进行了相关的理论分析和数值模拟。结果表明,与采用连续随机相位光瞳函数的情况类似,采用二值化相位光瞳也能在图像重构时有效地消除模糊的离焦层图像;同时,重构图像的质量与采用的二值随机相位光瞳的随机度有关,当随机度不太低时,可得到质量能接受的重构图像。这一结果对于降低实验条件的要求是有帮助的。     

利用Ce：KNSBN非线性衍射特性实现光学图像边缘增强

在Ar^ 514.5nm e光波混频写入和He-Ne632.8nme光读出条件下实验测量了Ce:KNSBNI光折变晶体体光栅的衍射特性,发现光栅衍射效率随光栅条纹调制度的变化呈一环状。然后将Ce：KNSBN晶体置于相干匹配滤波系统的傅里叶频谱平面,利用晶体体光栅的环状非线性衍射特性, 写入参－物光强比无反转条件下邮实时光图像边缘增强处理。     

一种基于清晰度的显微浮雕轮廓术

提出了一种基于清晰度的显微浮雕轮廓术。 采用5倍显微物镜,将正弦条纹通过投影仪从显 微镜目镜瞳口处耦合投射到载物台上,按照一个合适的步长移动Z轴,用CCD采集一系列不同 离焦量下 的条纹图像,用variance清晰度评价函数计算清晰度与离焦量之间的归一化曲线图,由此建 立清晰度与高 度的查找表;然后,放入待测浮雕物体,用CCD采集对应的条纹图像,采用图像分割分解不 同浮雕高度的 区域,再计算各区域内条纹的清晰度,根据查找表查找相应的高度,从而得到待测浮雕物体 不同区域的高 度信息,以此来重构浮雕物体的三维形貌。实验仿真分析证明了该方法的可行性,硬币上数 字为“0”的浮雕 物体表面三维形貌重建结果证明了该方法的有效性,其误差范围在[－2μm,2μm]之间 。     

用调制度评价卤化银乳胶全息记录材料的特性

为了测定卤化银乳胶全息记录材料的特性,传统方法通常是测定其我密度Ｄ,衍射效率η和信噪比ＳＮＲ等与曝光量,光束比或条纹可见度参数量之间的关系,本文采用了一种利用位相调制度评价全息记录材料的特性的方法,它有助于更全面,更透彻地了解卤化银乳胶对于拍摄全息图的主要性能。     

离焦光学镜头的猫眼效应反射光干涉特性研究

将离焦光学镜头猫眼效应反射光视为球面波形式,利用Collins公式以及将硬边光阑窗口函数展开为有限个复高斯函数之和的方法,推导了其与参考入射光的干涉场分布公式。通过数值计算分析了离焦量对干涉场分布及条纹级数的影响规律,并进行了实验验证。结果表明,镜头离焦是其猫眼效应反射光与入射光发生干涉并产生条纹的必要条件;离焦量增大,干涉圆环逐渐向内移动,条纹级数逐渐增大;近场条件下,几何光程差函数可以正确描述干涉条纹级数与离焦量的关系。     

傅里叶变换存储光刻系统的研制

研制了一种傅里叶变换存储光刻系统,为在光刻胶干版上进行傅里叶变换存储研究提供了一种有效的工具。系统采用空间光调制器作为图像输入,能够对图像进行空间、角度复用自动记录傅里叶全息图。由于曝光时间达到毫秒级,记录过程对振动不敏感,不需要防震全息台。系统输入图像的条纹最高空间频率为每毫米19线对,记录频率达每分钟10次。     

银盐干板稀释显影折射率调制特性实验研究

通过银盐全息干板稀释显影方法，实验研究了干板胶层有效介质折射率的曝光量特性和折射率调制度与曝光量、参物比等参量之间的关系，分析讨论了体位相全息图的折射率调制机理，给出了稀释显影银盐干板有效介质折射率和折射率调制度的曝光特性曲线，指出了等参物光强比记录的全息光栅可以最大限度地利用干板胶层的折射率调制容限，解释了以往文献中难以解释的实验现象。     

体全息存储图像的信噪比研究

根据全息存储二值图像的特性,提出了评价重构图像信噪比的方法,并对掺铁铌酸锂晶体中角度复用全息存储图像的信噪比作了详尽的定量研究,包括存储过程中图像信噪比的动态演变,以及页内和页间串扰对重构图像信噪比的影响。测量结果表明,串扰噪声引起的信噪比下降趋势与理论分析一致,图像信噪比的恶化主要是由于相干光学噪声和测量仪器的噪声;实验结果还表明即使在较小的衍射效率下也可获得较好的存储图像信噪比,从而为存储容量和图像质量之间的最佳均衡创造了条件     

利用传统全息片实现合成孔径数字全息的研究

分析了传统全息片的微观结构,介绍了细光束成像和合成孔径数字全息记录、再现的基本原理,研究了利用传统方法拍摄的散射物体透射式、振幅型全息片实现合成孔径数字全息的方法,给出了实验结果。理论分析和实验结果表明,利用传统透射式、振幅型全息片,通过光学显微镜放大制作子数字全息图和合成孔径数字全息图,经计算机处理是可以得到完整再现像的,其性质与细激光束照射成像一致。用子全息图再现像的复振幅叠加方法和采用子全息图再现像的强度叠加方法均可实现合成孔径数字全息图的再现,且强度叠加方法的视觉效果要好些,但它们对缩小再现像中散斑的尺寸没有帮助。用子全息图拼接成的合成孔径全息图得到的再现像效果最好,可以缩小再现像中散斑的尺寸,信噪比、分辨率均有提高。要得到更好的再现像,需要用更多的子数字全息图拼接成尺寸更大的合成孔径数字全息图。     

离轴数字全息零级像和共轭像的消除方法

为了提高离轴数字全息图的再现像质量,提出了一种消除离轴数字全息零级像和共轭像的方法。该方法通过对参考光进行一次π相移、记录两幅全息图,对两幅全息图作差后进行傅里叶变换,结合频谱滤波的方法用矩形窗函数从中滤出包含有物光波频率成分的频谱,然后对其进行数字再现。结果表明,在零级像和±1级像有重叠的情况下,该方法能有效地消除零级像和共轭像的干扰,有效提高再现像质量。     

数字离轴无透镜傅里叶变换全息重建方法研究

为了提高再现像质量,对数字全息常见算法进行了比较研究.根据全息理论和线性系统理论,研究了利用菲涅耳近似法和基于瑞利-索末菲衍射积分的卷积法数值重建离轴无透镜傅里叶变换全息的方法,并做了计算机模拟.结果表明,在记录距离很短的情况下,尽管记录距离不满足通常的菲涅耳近似条件,菲涅耳近似公式仍然成立;自由空间脉冲响应的快速傅里叶变换在不同的记录距离性质不同,由瑞利-索末菲衍射积分利用卷积方法得到的再现像质不理想;对于离轴无透镜傅里叶变换全息显微来说,菲涅耳近似重建方法优于卷积方法.     

改善数字全息显微术分辨率的几种方法

从理论和实验上研究了数字全息显微术的分辨率问题。通过分析几种不同数字全息记录光路对记录介质空间分辨率的要求表明,无透镜傅里叶变换全息光路对CCD的空间分辨率要求最低,最能充分利用CCD的带宽;再现像面的空间分辨率在不同方向上的不一致,会导致再现像在空间分辨率高的方向上相对展宽,而在空间分辨率低的方向上相对压缩;再现像的横向分辨率主要由CCD所能记录的物体的最高空间频率决定,它随CCD的尺寸和空间分辨率的提高及记录距离D的减小而提高。给出了消除再现像畸变的方法及实验结果,并提出了3种改善横向分辨率的方法。     

组合数字彩色动感全息图的研究

提出了一种基于傅里叶变换全息原理制作数字彩色动感全息图的方法。该方法通过获取待记录对象同一时刻不同位置状态和同一位置不同时间状态的多幅图像,将每幅图像分解为RGB三基色灰度图,利用计算机软件编程进行全息编码、记录与模拟再现,再将三基色灰度图合成为彩色图像。将不同位置和不同时刻的再现像按预定方式排列,当人眼移动时由于视觉暂留效应,会看到随着空间状态变化和时间状态变化的彩色动感全息图。实验结果表明,通过该方法制作的全息图能够产生丰富的动感效果,且随着排列规则、角度间隔、时间间隔的变化,动感效果也发生相应变化。     

离轴菲涅尔全息图的数字再现

分析了离轴菲涅尔全息网的数字再现过程中照明光的角度参数对再现像质量的影响，提出了通过分析全息图的空间频谱结构自动提取最佳照明光方向参数的方法，进而应用MATLAB实现了数字离轴菲涅尔全息图的自动再现，其中参考光的角度参数是通过分析全息图的空间频谱结构自动提取的，数字再现像面的精确定位则可以通过自动聚焦算法来实现，并利用数字全息记录和再现过程中得到的物距参数准确标定了图像传感器的像素尺寸，给出了有关理论分析及实验结果。     

一种在离焦情况下获得高分辨率图像的新技术

在遥感、军事侦察和医疗成象等领域，需要得到目标的高分辨率图像．而像面离焦直接影响了成像质量、降低了空间分辨率．为了得到高分辨率图像，往往采用自动焦面补偿装置或温控系统来克服离焦现象，但这又不利于仪器的小型化和轻量化．本文提出，在光学系统光路中加入一特殊设计的非球面掩模板，并对经过位相掩模板后的图像进行图象处理得到清晰图像．使光学系统在大离焦量的情况下仍可获取高分辨率的图像．这对于光学遥感器在复杂的空间环境中获取高分辨率图像具有十分重要的意义。     

影响数字全息再现像像质的因素分析

详细地讨论了CCD的感光像元、抽样间隔和感光面积这三个结构参量对数字全息再现像的影响,并分析了结构参量之间的相互关系.结果表明,CCD的三个结构参量不仅分别影响着数字全息图再现像的亮度、大小和分辨率,同时还与记录光路相关联并相互影响.在CCD的结构参量、物体大小及记录波长都确定的情况下,设计了最佳全息记录光路,使CCD的带宽得到了充分利用,获取的信息量也达到了极限.通过综合归纳,给出了充分利用CCD结构参量进行高质量数字全息记录的建议,并进行了实验验证.     

数字全息再现像的细节显示和视觉畸变矫正

在分析数字全息系统的最小分辨距离和再现像平面上的采样间隔的基础上，提出了一种在用菲涅耳变换法再现数字全息图时，能清楚显示再现像细节的简单方法，这种方法能有效地提高再现场的显示分辨率。通过给由CCD记录的数字全息图补零，可使再现像平面上采样间隔减小，使再现像具有更多的像素，得到保留了更多记录信息的高质量再现像。用同样的方法，也可以矫正由于CCD靶面尺寸在水平和竖直方向上的不一致造成再现像的视觉畸变。实验结果表明此方法有很好的效果。     

LiNbO3:Ce:Cu晶体中全息图像的双色复用记录

采用365 nm的门光束和633 nm的记录光,在双掺杂LiNbO3:Ce:Cu晶体中实现了全息图像的双色记录和无损读出.探讨了双色存储全息图的图像保真度,采用信噪比(SNR)损失描述双色固定过程对全息图像的像质影响.利用角度寻址器件,采用等时曝光时序,实现了50幅全息图像的双色复用记录和固定,并对其噪声的特点进行了初步分析.结果表明,固定后50幅全息图像的信噪比损失平均值为1.14;50幅全息图像的衍射效率基本相等,平均衍射效率达7.64×10-6.