数字全息图再现像的增强及应用研究
发布时间：2022-02-11 22:19
数字全息是一种利用光的干涉记录物体反射或透射光的振幅及相位并用数字计算的方式再现物体像的方法,其独特的成像方法具有很多优点,目前已经得到了广泛应用。数字全息中存在的散斑噪声降低了全息图及其再现像的质量,目前没有一种根本的解决办法。这严重限制了全息术进一步的发展应用。除传统意义上的数字全息外,还存在非相干数字全息术,由于不依赖于相干光源,理论上可以避免散斑噪声,但实践证明,散斑噪声依然存在。因此,不论是研究相干数字全息术还是非相干数字全息术,降低散斑噪声,增强全息图再现像质量都是一个非常重要研究课题。本文从全息术基本理论开始,简单阐述了全息术的记录和再现基本原理,然后在此基础上讨论了数字离散菲尼尔全息,并针对数字全息中存在的噪声问题,提出了一些解决办法。本文的主要研究工作和创新点如下。（1）根据散斑噪声的理论模型和傅里叶变换的尺度变换特性,提出了一种降低全息图再现像中散斑噪声的方法。这个方法主要分为两步,第一步是对全息图进行Gamma变换,第二步是对全息图再现像进行滤波。第二步可以使用Lee滤波,三维块匹配（BM3D）,非局域均值（NLM）算法等降噪滤波方法,我们把这种方法称为对Gamm...
【文章来源】：新疆大学新疆维吾尔自治区211工程院校
【文章页数】：119 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
Gabor全息图记录装置
0处形成一个实像。图2-2 Gabor 全息图的再现Gabor 全息图同时产生物体的实像和虚像，被称为孪生像，它们位于全息图轴线的两侧，之间相距2z0，并与常数项Aβ|R|2共存。Aβ|R|2项和Aβ|O(x,y)|2对于有用的像来说就是噪声。此外，即使忽略Aβ|O(x,y)|2项，由于两个像的存在，在观察者看来聚焦的虚像总是叠加着未聚焦的实像。同理，如果实像是聚焦的，则会叠加着一个未聚焦虚像。这严重降低了再现像的质量，从而限制了 Gabor全息图的应用。2.2 Leith-Upatnieks 全息术为了克服Gabor全息术的缺点
θ向下入射致全息记录平面。这两个相干波同时落在光敏表面上。图2-3 参考光倾斜入射全息记录原理图在这个光学系统中，建立一个o-xyz坐标系，其中xy是全息记录平面。参考波的复振幅表示为：0R ( x , y ) R exp[ jk (sin ) y] （2.4）其中R0是一个常数，波数k=2π/λ，其中λ是波长。 假设O(x,y)是物光波在xy平面上的分布：0 0O ( x , y ) O exp[ j ( x , y)] （2.5）这两个波的叠加复振幅分布是：u ( x , y ) R ( x , y ) O ( x , y)（2.6）因此全息记录平面中的强度分布为：22 *0 0 0I ( x , y ) R O ( x , y ) O ( x , y ) R exp[ jk (sin ) y ] O ( x , y ) R exp[ jk (sin ) y] （2.7）如果曝光时长适当，全息图的幅度透射率与接收的能量成正比[78]，即2*0 0 01 2 3 4( , ) ( , ) ( , )exp[ (sin ) ] ( , )exp[ (sin ) ]At x y t O x y R O x y k y R O x y k yt t t t (2.8)21 0 0223 0*4 0( , )( , )exp[ (sin ) ]( , )exp[ (sin ) ]t t Rt O x yt R O x y k yt R O x y k y (2.9)获得全息图后，主要有两种照明（再现光波）方法来再现物体的像。2.2.1 再现光以记录全息图时参考光的传播方向入射到全息图若 A(x,y)=A0exp[-jk(sinθ）y]是再现波的复振幅（A0：常数）
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光照明研究现状及最新进展[J]. 周磊,向卫东,袁荣荣,程银子,蒋举涛,许涛,何美玲,陈炜. 中国照明电器. 2017(09)
[2]Speckle noise reduction in digital holography with spatial light modulator and nonlocal means algorithm[J]. 冷俊敏,桑新柱,颜盼盼. Chinese Optics Letters. 2014(04)
[3]电子元件焊接质量的自动光学检测系统研究[J]. 欧阳高飞,邝泳聪,谢宏威,陈军. 机械设计与制造. 2011(07)
[4]Improvement of speckle noise suppression in digital holography by rotating linear polarization state[J]. 肖文,张菁,戎路,潘锋,刘烁,王璠璟,何阿呷. Chinese Optics Letters. 2011(06)
[5]Speckle noise reduction in digital holography by use of multiple polarization holograms[J]. 戎路,肖文,潘锋,刘烁,李瑞. Chinese Optics Letters. 2010(07)
[6]高密度封装技术推动测试技术发展[J]. 鲜飞. 电子工业专用设备. 2008(02)
[7]一种基于集成BP网络的手写汉字识别方法[J]. 崔金魁,杨扬,颉斌. 微电子学与计算机. 2006(08)
本文编号：3621038
【文章来源】：新疆大学新疆维吾尔自治区211工程院校
【文章页数】：119 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
Gabor全息图记录装置
0处形成一个实像。图2-2 Gabor 全息图的再现Gabor 全息图同时产生物体的实像和虚像，被称为孪生像，它们位于全息图轴线的两侧，之间相距2z0，并与常数项Aβ|R|2共存。Aβ|R|2项和Aβ|O(x,y)|2对于有用的像来说就是噪声。此外，即使忽略Aβ|O(x,y)|2项，由于两个像的存在，在观察者看来聚焦的虚像总是叠加着未聚焦的实像。同理，如果实像是聚焦的，则会叠加着一个未聚焦虚像。这严重降低了再现像的质量，从而限制了 Gabor全息图的应用。2.2 Leith-Upatnieks 全息术为了克服Gabor全息术的缺点
θ向下入射致全息记录平面。这两个相干波同时落在光敏表面上。图2-3 参考光倾斜入射全息记录原理图在这个光学系统中，建立一个o-xyz坐标系，其中xy是全息记录平面。参考波的复振幅表示为：0R ( x , y ) R exp[ jk (sin ) y] （2.4）其中R0是一个常数，波数k=2π/λ，其中λ是波长。 假设O(x,y)是物光波在xy平面上的分布：0 0O ( x , y ) O exp[ j ( x , y)] （2.5）这两个波的叠加复振幅分布是：u ( x , y ) R ( x , y ) O ( x , y)（2.6）因此全息记录平面中的强度分布为：22 *0 0 0I ( x , y ) R O ( x , y ) O ( x , y ) R exp[ jk (sin ) y ] O ( x , y ) R exp[ jk (sin ) y] （2.7）如果曝光时长适当，全息图的幅度透射率与接收的能量成正比[78]，即2*0 0 01 2 3 4( , ) ( , ) ( , )exp[ (sin ) ] ( , )exp[ (sin ) ]At x y t O x y R O x y k y R O x y k yt t t t (2.8)21 0 0223 0*4 0( , )( , )exp[ (sin ) ]( , )exp[ (sin ) ]t t Rt O x yt R O x y k yt R O x y k y (2.9)获得全息图后，主要有两种照明（再现光波）方法来再现物体的像。2.2.1 再现光以记录全息图时参考光的传播方向入射到全息图若 A(x,y)=A0exp[-jk(sinθ）y]是再现波的复振幅（A0：常数）
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光照明研究现状及最新进展[J]. 周磊,向卫东,袁荣荣,程银子,蒋举涛,许涛,何美玲,陈炜. 中国照明电器. 2017(09)
[2]Speckle noise reduction in digital holography with spatial light modulator and nonlocal means algorithm[J]. 冷俊敏,桑新柱,颜盼盼. Chinese Optics Letters. 2014(04)
[3]电子元件焊接质量的自动光学检测系统研究[J]. 欧阳高飞,邝泳聪,谢宏威,陈军. 机械设计与制造. 2011(07)
[4]Improvement of speckle noise suppression in digital holography by rotating linear polarization state[J]. 肖文,张菁,戎路,潘锋,刘烁,王璠璟,何阿呷. Chinese Optics Letters. 2011(06)
[5]Speckle noise reduction in digital holography by use of multiple polarization holograms[J]. 戎路,肖文,潘锋,刘烁,李瑞. Chinese Optics Letters. 2010(07)
[6]高密度封装技术推动测试技术发展[J]. 鲜飞. 电子工业专用设备. 2008(02)
[7]一种基于集成BP网络的手写汉字识别方法[J]. 崔金魁,杨扬,颉斌. 微电子学与计算机. 2006(08)
本文编号：3621038
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