显微数字全息图相位的滤波法提取

显微数字全息的关键技术之一是其相位信息的提取。通过分析显微数字全息图的空间频谱特点,提出了一种新的相位提取方法。将数字全息图频谱进行搬移,使物光频谱中心移到频域坐标原点;设计有限脉冲响应(FIR)数字滤波器滤出物光频谱;求解滤波后信号的辐角得到全息图相位。对设计的实验系统进行了验证,实验结果表明采用提出的方法提取显微数字全息相位,完全可行,效果良好。     

基于菲涅耳近似实现数字全息相位再现的误差分析及抑制

探讨了菲涅耳近似算法实现数字全息相位再现的误差及抑制技术.理论分析了基于菲涅耳近似算法实现全息相位再现所包含的误差项,计算机模拟了数字离轴全息图的记录和相位再现结果.在此基础上,模拟分析了离焦误差、数字再现光波误差及样本深度对相位再现的影响.针对记录参考光波和光学器件所引入的相位误差及其不定性,提出了利用相位相减全息图处理方法加以消除,并给出了实验结果加以验证.模拟分析结果表明,菲涅耳近似算法误差、离焦误差、数字再现光波倾斜误差、解包裹错误对相位再现结果都有不同程度的影响,相位相减全息图处理方法可以减小再现相位误差至0.4%.对记录过程、再现参数选择和处理方法都进行严格控制或适当选取,可得到高精度的再现结果.     

基于加密傅里叶变换全息印刷防伪技术研究

在研究双随机相位数据加密技术的基础上,结合印刷技术和全息技术的特点,提出了一种基于傅里叶变换印刷全息标识防伪方法。该方法将二值认证图像经过输入面和频谱面上双随机相位加密模板调制生成的物光,与参考光叠加生成加密的傅里叶变换全息图,该全息图可生成印刷全息防伪标识。通过打印和扫描实验验证了加密的傅里叶变换全息标识,可以通过数字印刷技术印制在证件等印刷品上作为防伪标识,具有重要的实用意义。     

采用KNSBN:Ce光折变晶体同时记录物体的两种全息图

由于KNSBN：Ce光折变晶体对He－Ne激光有较强的非线性效应，在双光束耦会放大中有较大的耦合放大系数，在全息记录中又可达到较高的衍射效率，且易生长，加工，又由于He－Ne激光的实用性和稳定性，因此KNSBN：Ce光折变晶体在全息存储等方面将会得到更普遍的应用。无论是透射或反射的体积全息图，当全息图再现时，只有满足布喇格条件，全息图才可以产生一个再现象，在通常的全息记录条件下，若不采用特别的措施一般难以同时制作透射和反射全息图，因此也无法同时得到这两种全息图的两个再现象。在使用KNSBN；Ce光折变晶体的全息实验中，我们发现：由于晶体内表面的反射，人射的物光除大部分透射外，还有小部分反射。这束反射光虽然相对其人射物光或参考光而言很弱，但是在一定的条件下，这束微弱的反射物光仍然可以在和参考光的双光束耦合中得到放大并形成具有较高衍射率的全息图。在文献”‘中我们已分析讨论了利用晶体的人射光以及由晶体内表面的反射光作为泵浦光简单地产生相位共扼光的方法。这里我们进一步提出，用KBSBN：Ce光折变晶体作为全息记录介质可以在记录物体反射全息图的同时，又记录物体反射光而产生的透射全息图．     

彩色全息光电再现倍率色差的消除

针对基于空间光调制器的彩色全息光电再现系统在利用计算全息图进行光电再现时会由于三色激光波长不同造成再现像出现倍率色差,影响再现效果的问题,本文重点分析了倍率色差产生的原因.为了消除倍率色差,提高彩色光电再现像的质量,提出了在全息图计算过程中对物信息进行差别采样来消除倍率色差.基于时分复用方法搭建了彩色全息光电再现系统,...     

菲涅耳波带板无运动扫描全息术原理研究

基于菲涅耳波带板扫描全息术,提出了无运动卷积菲涅耳波带板扫描全息术.由于菲涅耳波带板扫描全息术经过二维电移台控制物体移动进行二维扫描,得到整个物体的扫描全息图,因此,它是通过物体的光强透过率函数与菲涅耳波带板的光强透过率函数的卷积得到物体的扫面全息图.这种方法的缺点是扫描时间长.无运动扫描全息术是根据几何光学的基本理论,无需物体的移动直接得到扫描全息图,大大缩短了扫描时间.     

三维物体空间再现技术中的全息图计算

全息空间再现技术可以记录三维(3D)物体并在空间重构出三维像,是真实地再现三维场景的一种新的可行方法。三维物体全息图的计算是全息空间再现技术中的关键技术之一。本文在简要论述三维物体计算全息技术的理论基础上,对具有代表性的三维物体全息计算方法的原理和技术要点进行了重点论述。采用了层析法、菲涅耳波带法、多视角投影合成全息法等三种方法进行了三维物体全息图的计算,并利用LCR-2500空间光调制器及650 nm的150 mW半导体激光器对层析法计算的三维物体全息图进行了光电再现,对其它两种方法获得的三维物体全息图进行了数值再现,并三种计算方法各自的特点和局限性进行了具体的分析。在对目前三维物体计算全息技术中存在的硬件和算法等关键问题进行分析的基础上,讨论了提高三维物体计算全息图的效率和质量的有效途径。     

数字全息相位再现误差分析及抑制技术

为实现基于数字全息的三维轮廓测量,本文探讨了菲涅耳近似算法实现数字全息相位再现的误差及抑制技术。首先理论分析了基于菲涅耳近似算法实现全息相位再现所包含的误差项,然后计算机模拟了数字离轴全息图的记录和相位再现结果,在此基础,模拟分析了离焦误差、数字再现光波误差及样本深度对相位再现的影响。针对记录参考光波和光学器件所引入的相位误差及其不定性,本文提出利用相位相减全息图处理方法加以消除,并给出了实验结果加以验证。模拟分析结果表明,菲涅耳近似算法误差、离焦误差、数字再现光波倾斜误差、解包裹错误对相位再现结果都有不同程度的影响。若获得高精度的再现结果,对记录过程、再现参数选择和处理方法都要进行严格控制或适当的选取。     

成像光谱仪运动补偿扫描镜的研制

基于光、机、电一体化的设计思想,研制了一套高精度扫描镜机构,用于提高空间相机对某些特定暗目标的观测能力.首先,根据相机总体下达的性能指标,讨论了可行的驱动方案,确定了以步进电机为核心的系统控制方法.然后,介绍了驱动单元、精密轴系和扫描镜支撑结构3项关键技术.最后,给出了扫描镜机构的工程分析结果并进行了相关例行试验.试验...     

用数字全息术检测轮胎气泡缺陷

提出了一种基于二次曝光数字全息干涉术的子午线轮胎内部气泡缺陷无损检测方法.该方法利用数字全息记录系统记录下轮胎初始状态和受热膨胀变形状态的数字全息图,在计算机中对这些数字全息图分别再现后,将代表轮胎变形状态的再现波前与其初始状态的再现波前进行干涉,获得携带轮胎变化信息的干涉条纹和相位分布;分析了存在气泡缺陷区域的轮胎和无缺陷轮胎两种情况下的干涉条纹及其相位分布的特点和区别.分析结果表明:在轮胎内部存在缺陷的位置,其二次曝光数字全息干涉条纹具有与质量正常位置处干涉条纹相对独立的特征,该方法可以检测出轮胎气泡缺陷,记录系统的横向分辨率为16.4 μm.     

一种时域平面扫描三维成像算法研究

提出了一种基于平面扫描模式下的三维成像时域算法。该算法在平面网格点上获取扫频幅相信息,经过相位补偿后变换到球面上,然后利用傅里叶逆变换将频域数据沿投影线转换为时域数据,对应球面的不同空间角度在投影线上作线性插值,最后通过二维角域积分获得目标的三维图像。仿真结果表明该算法聚焦效果良好。在微波暗室内构建了一套平面扫描三维成像系统,采用该算法处理后能获得高分辨率三维微波图像,成像的空间位置误差优于1 cm。     

Integral hologram using scanning electron micrographs: a new application of display holography

We produced at 43 times 23 cm, 120° integral hologram of a marine protozoan test to investigate the museum exhibit potential of interfacing scanning electron microscopy with commercially available integral holography. We describe here our procedure and some of the strengths and weaknesses of this holographic medium in exhibit situations.     

三维物体全视差全息体视图的快速计算

针对传统全息技术对三维数据源要求高、计算量大以及实现速度慢等问题,提出了一种三维物体全视差全息体视图的快速计算方法。该方法对全息面和再现面分别进行空间分割和频谱采样,通过迭代傅里叶变换算法计算多个基元全息图,叠加构成全息图单元。由摄像机获取三维物体不同角度的二维视差图像,基于人眼双目视差立体视觉原理,构建视差图像与全息图单元的对应关系。最后,利用全视差图像调制全息图单元中对应衍射方向的基元全息图,快速合成三维物体全视差全息体视图。基于液晶空间光调制器构建的光学系统对全息体视图进行了再现实验。结果表明,与传统全息图计算方法相比,本文方法容易获取数据源,计算量较小,能够快速计算全息体视图,实现三维物体不同视角图像的再现。     

薄片零件尺寸机器视觉检测系统中的线扫描步长自适应优化研究

借鉴自由曲面逆向工程中扫描步长自适应优化的思想,提出了基于CAD信息的线扫描步长自适应优化方法。基于曲线拟合容差开发了圆弧图元线扫描步长自适应优化算法;基于等线段长开发了直线图元线扫描步长自适应优化算法;基于图元间的拓扑结构归纳了区域线扫描步长自适应选取准则。用弹性臂薄片零件的尺寸检测实验对基于CAD信息的线扫描步长自适应优化方法的检测精度和扫描数据量进行了分析。实验结果表明,该方法能提高检测系统的检测精度,提高线扫描的扫描效率,减少扫描数据量。     

3-D成像新技术——光学外差扫描全息术

介绍了一种新的3-D成像技术—光学外差扫描全息术的基本原理,以及基于光学外差扫描全息术基本原理的环形光栅光学扫描全息术,描述了其与传统的光学外差扫描全息术相比具有的优势。最后,以光学外差扫描全息术在三维空间滤波、遥感和三维混浊液体中成像应用为例,阐述了这一新技术的应用前景。     

Optical sectioning microscope with a binary hologram based beam scanning

We describe the development of a beam scanning microscope that can perform optical sectioning based on the principle of confocal microscopy. The scanning is performed by a laser beam diffracted from a dynamic binary hologram implemented using a liquid crystal spatial light modulator. Using the proposed scanning mechanism, unlike the conventional confocal microscopes, scanning over a two-dimensional area of the sample can be obtained without the use of a pair of galvo mirror scanners. The proposed microscope has a number of advantages, such as superior frame to frame repeatability, simpler optical arrangement, increased pixel dwell time relative to the time between two pixels, illumination of only the sample points without pulsing the laser, and absolute control over the amplitude and phase of the illumination beam on a pixel to pixel basis. The proposed microscope can be particularly useful for applications requiring very long exposure time or very large working distance objective lenses. In this paper we present experimental implementation of the setup using a nematic liquid crystal spatial light modulator and proof-of-concept experimental results.     

高效平面全息衍射光栅的获取方法

从全息衍射光栅的制作原理出发,介绍了全息光栅的主要制作方法,并与刻划光栅对比分析了全息衍射光栅的诸多优点。通过利用光栅设计的耦合波理论对全息衍射光栅槽型、槽深及槽间距等进行了优化设计,同时利用离子束刻蚀技术获得了高效率全息光栅。文中全面分析了制作高效率平面全息光栅的各项关键技术。     

数字切片扫描技术浅析

详细阐述了现有4种数字切片扫描技术的原理及特点,并对比了优缺点。其中微物镜阵列扫描方案速度快,但实现复杂,成本高;线扫方案可以实现较快的速度,但对控制要求也较高,也容易出现扫描失败的问题;基于面阵传感器扫描的方案,实现较为简单,灵活性较好,可工作于连续运动和走停两种模式,连续运动模式可以提供与线扫接近的扫描速度,走停模式可以提高扫描成功率并获得更好的图像质量。     

加密同轴全息数字水印

在研究数字全息技术的基础上,提出了一种新的加密的同轴全息数字水印方法。该方法包括加密和解密两个过程。加密过程首先将原始二值水印图像经过输入面和频谱面上分别放置随机相位模板进行调制加密,生成加密的复数图像,将其作为物光信息,再与参考光信息叠加生成同轴全息图像,然后将其作为水印嵌入到载体图像中;解密过程是加密过程的逆过程,水印重建不需要原始图像的参与,属盲检测过程。在理论分析部分证明了该水印技术的有效性,在仿真实验部分证明了该水印技术具有抗随机噪声干扰、剪切干扰、有损压缩和低通滤波等常见的干扰能力。文中还详细研究了全息数字水印的嵌入强度及对应恢复水印的效果。     

Enhanced scanning control in a confocal scanning laser microscope

A fast and flexible scanning unit, allowing scanning rates of more than 1 kHz over regions identified in a specimen, has been developed and evaluated. This scanning unit replaces the original scanning unit in the Phoibos confocal scanning laser microscope and features full backward compatibility, while at the same time allowing fast and flexible scanning modes, such as point scanning, line scanning, and scanning along user-selected closed curves. The scanning unit uses two galvanometer-mounted mirrors for scanning. A standard procedure for recordings with this scanning unit would be to scan an overview image with conventional raster scanning to identify a region of interest, mark a point, a line, or a closed curve over this region, and to start the scanner. An iterating algorithm then calculates the waveforms needed by the scanner to follow the identified curves with pixel precision. With this scanning unit and its controlling software, experiments demanding time-resolved recordings within the millisecond range can be performed. Repetition rates up to > 1 kHz for line scanning and curve scanning, and > 100 kHz for point scanning are obtainable. This allows time-resolved studies of fast reactions in living tissue to be performed with the spatial resolution and signal-to-noise ratio obtainable with a point scanning confocal microscope.