基于迭代最小二乘的数字全息相位提取技术

发布时间：2022-04-26 22:54

　　数字全息在成像记录过程中可利用不同的光路结构得到不同类型的全息图,即同轴、离轴数字全息图。同轴数字全息不仅光路结构简单,还能充分利用相机的空间带宽。离轴数字全息光路结构较为复杂,在频谱空间内全息图的原物像和共轭像、零级像分离,利用该特点可实现单张全息图提取原物像相位并检测。同轴、离轴数字全息技术各具优点,广泛应用于精密仪器检测、生物显微测量、物体三维形貌和形变监测、温度场测量等研究领域。在数字全息技术的原物像再现阶段,零级像和共轭像的存在影响着原物像的再现质量。因此如何能够更好地抑制零级像和共轭像、尽可能地增强原物像的再现质量,具有重要的学术价值和应用意义。本课题“基于迭代最小二乘的数字全息相位提取技术”,利用最小二乘迭代拟合的思想处理同轴、离轴数字全息图像。通过算法上的设计,有效地抑制了零级像和共轭像,进而更高质量地实现相位再现。本论文主要研究内容如下:首先,系统阐述全息成像的基本理论。从全息成像所涉及到的光学知识入手,简单介绍菲涅尔衍射的基本理论知识,重点分析数字全息技术中的再现与记录原理和分类依据,分别介绍传统的同轴、离轴相位提取技术,并分析了这些技术存在的不足。其次,针对同轴、... 

【文章页数】：96 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景及意义
    1.2 数字全息技术概念与发展
        1.2.1 传统全息术
        1.2.2 数字全息术
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 数字全息技术研究现状
        1.3.2 最小二乘数字全息相位提取技术研究现状
    1.4 课题主要研究内容及工作安排
第2章 数字全息技术基本理论
    2.1 菲涅尔衍射
        2.1.1 菲涅尔衍射近似
        2.1.2 菲涅尔衍射的数值计算
    2.2 数字全息基本原理
        2.2.1 数字全息记录与再现
        2.2.2 数字全息的分类
    2.3 传统数字全息相位提取技术
        2.3.1 同轴数字全息相位提取技术
        2.3.2 离轴数字全息相位提取技术
    2.4 本章小结
第3章 迭代最小二乘数字全息相位提取技术
    3.1 迭代最小二乘同轴数字全息相位提取技术
        3.1.1 迭代最小二乘同轴数字全息相位提取技术的原理
        3.1.2 迭代最小二乘同轴数字全息相位提取技术的仿真
        3.1.3 迭代最小二乘同轴数字全息相位提取技术的验证
    3.2 迭代最小二乘离轴数字全息相位提取技术
        3.2.1 迭代最小二乘离轴数字全息相位提取技术的原理
        3.2.2 迭代最小二乘离轴数字全息相位提取技术的仿真
        3.2.3 迭代最小二乘离轴数字全息相位提取技术的验证
    3.3 本章小结
第4章 抑制载波的迭代最小二乘数字全息相位提取技术
    4.1 迭代最小二乘轻微离轴数字全息载波相位共提取技术
        4.1.1 迭代最小二乘轻微离轴数字全息载波相位共提取技术的原理
        4.1.2 迭代最小二乘轻微离轴数字全息载波相位共提取技术的仿真
        4.1.3 迭代最小二乘轻微离轴数字全息载波相位共提取技术的验证
    4.2 迭代最小二乘离轴数字全息载波相位共提取技术
        4.2.1 迭代最小二乘离轴数字全息载波相位共提取技术的原理
        4.2.2 迭代最小二乘离轴数字全息载波相位共提取技术的仿真
        4.2.3 迭代最小二乘离轴数字全息载波相位共提取技术的验证
    4.3 本章小结
第5章 基于OpenCV和GPU的加速和光学图像处理系统设计与实现
    5.1 基于OpenCV和GPU的迭代最小二乘载波相位共提取技术的加速
        5.1.1 整体加速分析
        5.1.2 并行计算设计
        5.1.3 实验结果
    5.2 离轴数字全息载波相位共提取系统的设计
        5.2.1 开发环境的选择
        5.2.2 系统界面的设计
    5.3 离轴数字全息载波相位共提取系统的实现
        5.3.1 图像读取模块
        5.3.2 图像处理模块
        5.3.3 图像输出模块
    5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于数字全息显微术的登革病毒感染C6/36细胞的3D形态学[J]. 余健海,刘旭玲,刘雨菁,何晓恩,惠媛,张宝,朱利,赵卫.  南方医科大学学报. 2017(03)
[2]数字全息术用于光学元件表面缺陷形貌测量[J]. 陈竹,姜宏振,刘旭,陈波.  光学精密工程. 2017(03)
[3]基于数字全息的金属薄膜热形变测量[J]. 张燕,李晓敏,朱林伟.  河北师范大学学报(自然科学版). 2016(05)
[4]基于空间带宽积分析的高分辨率快速数字全息重构[J]. 刘胜德,吕晓旭,钟丽云.  光电技术应用. 2016(02)
[5]远距离数字全息成像波前畸变校正和散斑噪声抑制[J]. 陈波,杨靖,李新阳,杨旭,李小阳.  激光与光电子学进展. 2016(02)
[6]数字全息显微在医学影像中的发展与最新应用[J]. 吴育民,宋国庆,冯云鹏,王钟.  影像科学与光化学. 2016(01)
[7]智能制造——“中国制造2025”的主攻方向[J]. 周济.  中国机械工程. 2015(17)
[8]新工业革命背景下“中国制造2025”的技术创新路径和产业选择研究[J]. 余东华,胡亚男,吕逸楠.  天津社会科学. 2015(04)
[9]德国“工业4.0”与“中国制造2025”[J]. 贺正楚,潘红玉.  长沙理工大学学报(社会科学版). 2015(03)
[10]基于数字全息层析的温度场三维检测方法[J]. 肖文,赵晨晓,潘锋,李艳,杨洪建.  现代电子技术. 2015(04)

博士论文
[1]超精密加工高反射曲面光学非接触三维形貌测量[D]. 李绍辉.天津大学 2012

硕士论文
[1]基于数字全息干涉技术的温度场测量以及荧光材料在测温应用中的研究[D]. 张岭岭.山东师范大学 2016



本文编号：3648884