基于CCD、EALCD的数字全息再现研究

提出一种新的数字全息再现方法,将电耦合器件CCD与电寻址液晶EALCD相结合用于数字全息的再现.不仅避免了传统的全息记录材料显影、定影等过程,也避免了材料非线性记录等缺点,并可以实现普通的数字全息较难实现的基于位相移法的三维测试.为了验证该方法的实用性.对CCD记录的傅立叶变换全息图和计算机生成的傅立叶变换全息图的再现进行了实验研究,实验结果表明,CCD与EALCD相结合,不但可以实现数字全息图的光学再现,而且可以实现全息图的实时再现,可应用于数字全息干涉测试.     

一种提高数字全息再现像质量的方法

针对数字全息中零级像和共轭像的存在影响数字再现像的质量这一问题 ,采用四步相移方法 ,对离轴数字全息图采用相加运算处理 ,能较好地去除零级像及共轭像 ,提高了信噪比 ,从而提高了再现像质量 .     

同轴全息三维透明物体的计算机重构

计算机制全息图(CGH)是通过数值计算方法生成全息图.论文将CGH技术与数字全息再现技术相结合,直接用计算机产生理想透明物体的同轴菲涅耳(Fresnel)全息图,来研究全息图的数字再现.通过对全息图进行逐层再现,并利用数字相移术消除虚像和零级像,得到了理想透明物体各层面的再现结果.     

无透镜傅里叶变换数字全息记录与再现

为了有效的记录和再现物体的数字全息图,搭建了无透镜傅里叶变换数字全息装置.根据传统全息理论,分析了无透镜傅里叶变换数字全息的记录、再现原理和实验要点,并进行相应的数字图像处理.结果表明:采用无透镜傅里叶变换数字全息术可以很方便的显示物体的再现像,同时记录物体的振幅和相位信息.此法操作简单,尤其在微小物体的三维形貌测量上将有着非常重要的作用.     

多束参考光大视角彩虹全息术

针对彩虹全息图观察视角狭小等问题,基于全息记录、再现的多重性原理,对多重视角再现作了详细的理论分析,提出了一种多束参考光的一步大视角彩虹全息方法.该方法能实现再现像的多次色序循环,从而使全息图再现像的观察范围成倍增加.经实验成功地拍摄了观察视角为50°的一步彩虹全息图,并且应用效果较好.     

数字像面全息双曝光法测量物体位移的研究

采用数字像面全息图与双曝光干涉法相结合测量物体位移,有效地增强了物光强度.提高了干涉图像的对比度,得到了清晰的干涉图像;并将面阵CCD与电寻址液晶EALCD相结合用于全息再现,成功地避免了传统的全息记录材料显影、定影、全息图复位过程以及材料非线性记录等缺点,取得了较好的实验效果.     

数字全息显微术应用于微器件的测量研究

利用数字全息显微测量的方法进行微器件测量,以实现微小形变或者微小位移的测量,继而进行反馈调节,实现实时监测.在学习数字全息的基本理论的基础上,建立无预放大数字全息显微测量系统,对MEMS微器件进行测量.基于菲涅耳近似的再现算法编写了数字全息再现的程序,用频谱滤波的方法对全息图中对图像质量有严重影响的零级项、孪生像进行了有效的抑制,从而使成像质量得到提高,最终获得了其再现三维轮廓,刻槽深度为160nm,栅距为430μm.     

电子学全息术用于三维物场分层再现的实验实现

基于电子学会息术（又称数字全息术）记录和再现光学全息图的原理和方法，设计了一种适合于用于尺寸较小的CCD靶面直接记录光学全息图的实验光路，并由此实现了三维物场清晰的分层再现。讨论了物场频谱的有效分离及提取方法，并提出了利用双参考光原理改善全息图再现像空间频谱带宽的新思路。与传统的光学全息术相比，电子学全息术借助于高分辨率CCD记录及高速计算机数字处理技术，可以实现光学全息图的数字化记录和重现。同时在不改变光路的前提下，可以较高的重复频率完成光学全息图的记录，以便于记录三维物场的变化过程，并且可以接近实时地再现物场或对物场进行逐层分析，因而是一种准实时的新型全息成像技术。     

数字全息显微中的自动聚焦

为实现快速、准确的自动聚焦,采用理论分析和实验验证相结合的方法,对显微数字全息自动聚焦所采用的数值重建算法、全息图零级谱滤除和聚焦评价函数等相关问题进行了研究。结果表明:菲涅耳变换重建算法完全可以用于数字全息自动聚焦中;全息图零级谱的滤除使得基于菲涅耳变换算法的自动聚焦过程无法实现;灰度方差函数、傅里叶频谱加权对数函数和标准偏差相关函数可以有效地用于显微数字全息数中的自动聚焦,其中傅里叶频谱对数函数计算时间最短,是首选的聚焦评价函数;利用再现像光场中部分区域作为聚焦判断依据,可以大大缩短自动聚焦时间。     

用同轴菲涅尔全息检测细胞的研究

通过对菲涅尔基元全息图的分析,阐述了全息放大的基本原理和实现全息放大的3种方法,讨论了同轴菲涅尔全息下全息再现像相位的特点,提出了重构细胞相位的算法.设计了用同轴菲涅尔全息观察、检测细胞的系统,并以新鲜洋葱表皮细胞为样本,完成了实验检测和相位重构,得到了细胞的全息放大再现像,计算了细胞的相位.分析表明理论上系统的分辨率约16μm.     

基于数字全息术的粒径测量的仿真研究

主要介绍了同轴数字全息的基本概念、原理、方法及其在粒子直径测量中的应用,并进行了计算机仿真研究.基于Matlab软件,采用计算机随机生成仿真粒子,然后生成全息图,最后通过数字再现进行粒子直径测量,并与仿真粒子进行了比较,给出了判别粒子聚焦的方法,证明了该方法的适用性.     

同轴全息粒径测量的仿真研究

采用同轴数字全息术和数字图像处理技术相结合的方法对粒子场中的粒径进行测量.阐述了同轴数字全息术的基本概念和原理,确定了粒子的边界并测量了粒子的尺寸,并针对一个粒子和多个粒子的情况进行了仿真实验研究.实验结果表明,测量的相对误差均在8%以内.     

近场声全息线阵传声器“扫描”测量方法及其误差研究

研究了近场平面声全息“扫描”测量实验方法、重构中窗函数、K空间滤波器对全息重构的影响．对单个音响做了三个平行面的全息“扫描”测量,然后用中间面的测量声压来全息重构其它两个面的声压,并与实际测量值进行比较,验证了声全息“扫描”测量的可靠性与全息重构的正确性．     

数字全息再现中的积分核近似问题研究

对数字全息再现中的菲涅耳近似核hFz和Fresnel-Kirchhoff衍射积核hz进行了理论分析。得出了在满足菲涅耳近似条件下,这两种积分核再现具有等同性,同时hFz核再现具有缩短计算时间的优点,并给出了利用hFz积分核数字再现的实验结果。而在数字全息显微术中,hz核再现可以得到高的分辨率,并进行了数值模拟。     

基于小波变换的数字全息再现像质量提高方法

数字全息再现像中存在的散斑噪声严重影响了数字全息的应用,通过分析边缘检测方法和小波变换阈值去噪方法的原理,提出了一种基于边缘检测的小波变换散斑噪声去除方法。首先利用高斯-拉普拉斯算法获得边缘图像,进而通过Neyman-Pearson准则获得自适应阈值,并采用改进折中阈值函数对边缘图像和非边缘图像小波系数进行处理,将两者处理后的小波系数相加,并进行反变换得到处理后的图像。研究结果表明,该方法能够较好地在去除散斑噪声的同时保留图像细节。     

无透镜傅里叶变换数字全息图记录和再现研究

利用传统无透镜傅里叶变换全息理论，分析了无透镜傅里叶变换数字全息的记录、再现和物像关系，推导了满足记录采样和再现像分离的记录条件，进行相应的计算机模拟分析和实验研究．结果表明：无透镜傅里叶变换数字全息术可以方便地提高数字全息的分辨率和扩大记录物体的尺寸，对数字全息技术的发展和应用研究有重要的意义．     

基于改进总变差正则化算法的金属缺陷三维重建方法

为解决电磁层析成像(electromagnetic tomography,EMT)图像重建中的不适定性和病态性,将电磁层析成像用于金属缺陷检测,根据缺陷分布的稀疏性,提出了一种基于改进的总变差正则化算法(total variation,TV)的电磁层析成像图像重建方法,讨论了检测深度与激励频率的关系,利用三维重建算法对金属零件的表面和内部缺陷进行检测。通过仿真和实验评估了所提出算法的性能,并与Tikhonov正则化算法和L1正则化算法的重建图像和相对误差(relative error,RE)进行了比较。仿真和实验结果表明:使用改进的TV正则化算法重建的图像具有更好的图像重建效果和更小的相对误差,相对误差低至0.1左右,可以提高缺陷图像的重建质量和精度。     

Electromagnetic Tomography System for Defect Detection of High-Speed Rail Wheel

A novel electromagnetic tomography(EMT) system for defect detection of high-speed rail wheel is proposed, which differs from traditional electromagnetic tomography systems in its spatial arrangements of coils. A U-shaped sensor array was designed, and then a simulation model was built with the low frequency electromagnetic simulation software. Three different algorithms were applied to perform image reconstruction, therefore the defects can be detected from the reconstructed images. Based on the simulation results, an experimental system was built and image reconstruction were performed with the measured data. The reconstructed images obtained both from numerical simulation and experimental system indicated the locations of the defects of the wheel, which verified the feasibility of the EMT system and revealed its good application prospect in the future.