基于螺旋相位調(diào)制的非相干數(shù)字全息圖像邊緣增強研究.pdf

1、基于空間光調(diào)制器(SLM，Spatial Light Modulator)的非相干數(shù)字全息因具有光路簡單，成像過程無需相干光源，也不需時間和空間上的掃描而備受關(guān)注。相比于傳統(tǒng)的光學(xué)全息術(shù)，非相干數(shù)字全息系統(tǒng)對實驗環(huán)境的要求較低，具有更廣闊的應(yīng)用空間。本文在對非相干數(shù)字全息成像系統(tǒng)理論分析的基礎(chǔ)上，主要研究系統(tǒng)在圖像邊緣增強方面的應(yīng)用。以波動光學(xué)理論為基礎(chǔ)，分別給出了位相/振幅同時調(diào)制SLM和純相位調(diào)制SLM兩種情況下非相干數(shù)字全息系統(tǒng)的

2、螺旋點擴(kuò)散函數(shù)，并對影響系統(tǒng)記錄過程、再現(xiàn)過程和系統(tǒng)成像分辨率的因素分別進(jìn)行了論述。采用MATLAB軟件分別對系統(tǒng)的三維成像特性和螺旋點擴(kuò)散函數(shù)進(jìn)行了模擬，并通過實驗驗證，得到了與模擬結(jié)果一致的實驗效果。搭建非相干數(shù)字全息系統(tǒng)，研究了系統(tǒng)在雙透鏡和螺旋相位調(diào)制的雙透鏡兩種模式下系統(tǒng)對振幅物體和相位物體的成像特性。論文的主要內(nèi)容包含以下四個方面:
　　(1)論文第一章主要介紹全息術(shù)概念、相干數(shù)字全息術(shù)的原理以及幾種圖像邊緣增強技術(shù)及

3、其發(fā)展;提出本文的研究重點和主要內(nèi)容。
　　(2)以菲涅爾衍射理論為基礎(chǔ)，推導(dǎo)出基于雙透鏡相位的非相干數(shù)字全息系統(tǒng)的點擴(kuò)散函數(shù)，分別給出了系統(tǒng)全思圖、橫向放大率和再現(xiàn)距離的數(shù)學(xué)表達(dá)式。介紹了消除同軸全息圖再現(xiàn)過程的零級像和共軛像的三步相移技術(shù)，介紹了全息再現(xiàn)的角譜衍射算法，并對影響系統(tǒng)成像分辨率的原因進(jìn)行了分析。
　　(3)模擬空間光調(diào)制器加載雙透鏡相位掩模時非相干數(shù)字全息系統(tǒng)的三維成像特性，并在實驗上進(jìn)行了驗證。搭建非相干

4、光照明反射式數(shù)字全息系統(tǒng)，對分辨率板進(jìn)行成像實驗獲得了高質(zhì)量的再現(xiàn)像，后對振幅物體（鋼尺、硬幣）和相位物體（染色和非染色的洋蔥表皮細(xì)胞）分別進(jìn)行了全息拍攝，獲得了高質(zhì)量的全息再現(xiàn)像。
　　(4)從波動光學(xué)角度出發(fā)，推導(dǎo)出基于螺旋相位的非相干數(shù)字全息成像系統(tǒng)的點擴(kuò)散函數(shù)，實驗上驗證了系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)，得到了與點擴(kuò)散函數(shù)模擬結(jié)果一致的結(jié)論，證明了點擴(kuò)散函數(shù)表達(dá)式的正確性。驗證了空間光調(diào)制器加載螺旋相位掩模時，系統(tǒng)的三維成像特性。分別對振