数字全息无透镜微颗粒成像技术研究

发布时间：2023-10-08 20:10

　　数字全息成像技术在信息安全、干涉测量、粒子场检测、生物细胞成像等方面均能发挥其重要作用。但是,传统的数字全息成像技术使用激光作为光源,需要准直和扩束且价格昂贵;对系统的机械性要求较高且驱动设备较为复杂笨重;搭建系统时需要多组透镜,在观察的颗粒大小量级与空气中的灰尘相近时,对结果的干扰尤为明显。针对上述问题,本文将数字全息技术与无透镜成像技术相结合,设计了一种基于LED光源的便携式、低成本的同轴数字全息无透镜成像系统装置。首先,该系统使用LED作为光源,很好的避免由激光作为光源带来的散斑噪声,且LED光源有装置结构简单轻便、易于集成等优点使得整体系统便携性大大增强;使用同轴全息记录技术避免了由于使用离轴全息记录技术所造成的光路复杂和对系统机械性要求较高的缺点;使用无透镜成像装置,可以很好地避免透镜上灰尘对拍摄结果的影响。其次,总结了三种常用的重建算法,通过比较发现,卷积重建法可以消除其他因素对再现像像素大小的影响、易进行频谱滤波以及更适合测量微颗粒,因此,本论文选用卷积重建算法作为重建全息图的再现算法。选用基于区域图像分割法中的阈值分割法对图像进行自动计数。最后,本文通过理论分析、实验验...

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 数字全息无透镜成像装置的研究现状
        1.2.1 数字全息技术国内外研究现状
        1.2.2 无透镜成像技术国内外研究现状
    1.3 课题来源、研究内容与章节安排
2 数字全息理论基础
    2.1 数字全息记录
    2.2 无透镜数字全息记录
    2.3 数字全息再现
        2.3.1 瑞利-索末菲衍射
        2.3.2 菲涅尔衍射积分再现算法
        2.3.3 卷积再现算法
        2.3.4 角谱再现算法
        2.3.5 再现算法的比较
    2.4 本章小结
3 无透镜数字全息成像系统设计
    3.1 系统参数推导
    3.2 系统硬件分模块设计
        3.2.1 图像采集模块设计
        3.2.2 光源模块设计
        3.2.3 硬件系统集成
    3.3 图像重建软件设计与实现
        3.3.1 图像重建流程图
        3.3.2 全息图的预处理
        3.3.3 全息重建编程过程实现
        3.3.4 数字全息再现像目标识别
        3.3.5 数字全息再现像共轭像消除
    3.4 再现像中目标颗粒自动计数
    3.5 无透镜数字全息成像系统图像重建仿真模拟
    3.6 本章小结
4 无透镜数字全息成像系统测试与实验验证
    4.1 无透镜数字全息成像系统成像条件实验研究
        4.1.1 光源对成像结果的影响
        4.1.2 孔径大小对成像结果的影响
        4.1.3 CMOS探测器对成像结果的影响
        4.1.4 其他因素对成像结果的影响
    4.2 金刚砂颗粒实验观察及分析
        4.2.1 前期拍摄
        4.2.2 全息图重建及后期处理
        4.2.3 金刚砂颗粒再现像计数
    4.3 本章小结
5 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 研究展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢



本文编号：3852708