數字全息技術及其應用

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 全息技術發(fā)展概述 1
1.2 數字全息技術基本原理 1
1.2.1 數字全息圖記錄 2
1.2.2 數字全息圖重建 4
1.2.3 數值重建算法 6
1.3 數字全息技術常用概念辨析 11
1.3.1 數字全息測量與數字干涉測量 11
1.3.2 同軸全息圖與離軸全息圖 12
1.3.3 傅里葉變換全息圖與菲涅耳全息圖 12
參考文獻 12
第2章 數字顯微全息技術 14
2.1 數字顯微全息技術發(fā)展及其應用概況 14
2.1.1 數字顯微全息技術發(fā)展 14
2.1.2 數字顯微全息技術與其他相關顯微測量技術的比較 15
2.1.3 數字顯微全息技術國內外應用概況 15
2.2 數字顯微全息關鍵技術 16
2.2.1 數字顯微全息圖的記錄 16
2.2.2 數字顯微全息技術中的放大方式 17
2.2.3 數字顯微全息技術中的誤差抑制 18
2.2.4 數字顯微全息圖的關鍵參數 19
2.3 數字顯微全息表面粗糙度測量 25
2.3.1 數字顯微全息表面粗糙度測量研究現狀 25
2.3.2 表面粗糙度常用參數的基本定義 25
2.3.3 數字顯微全息圖重建相位與物體表面粗糙度值之間的映射 27
2.4 數字顯微全息表面粗糙度測量系統(tǒng)設計及實現 29
2.5 數字顯微全息表面粗糙度測量系統(tǒng)標定及實驗分析 30
2.5.1 系統(tǒng)標定 30
2.5.2 標準多刻線樣板表面粗糙度測量 33
2.5.3 研磨樣塊表面粗糙度測量 35
參考文獻 37
第3章 相移數字全息技術 42
3.1 相移數字全息技術的應用 42
3.2 相移數字全息技術原理 43
3.2.1 相移數字全息技術基本原理 43
3.2.2 三步相移同軸全息技術 44
3.2.3 四步相移同軸全息技術 44
3.2.4 五步相移同軸全息技術 45
3.3 兩步正交相移同軸全息技術 45
3.3.1 兩步正交相移同軸全息技術研究現狀 45
3.3.2 兩步正交相移實現方法 46
3.3.3 兩步正交相移同軸全息技術基本原理 49
3.4 兩步正交相移同軸全息技術模擬分析 52
3.4.1 模擬分析中的樣本參數 52
3.4.2 標準兩步相移同軸全息重建模擬 54
3.4.3 簡易兩步相移同軸全息重建模擬 55
3.4.4 兩步正交相移同軸全息相位重建誤差分析 58
3.5 兩步正交相移同軸全息重建實驗 61
3.5.1 兩步正交相移同軸全息重建實驗系統(tǒng)設計與搭建 61
3.5.2 相移實現及其標定 62
3.5.3 標準分辨率板USAF 強度重建 64
3.5.4 MEMS 微結構樣本強度重建 66
3.5.5 自制微刻玻璃樣本相位重建 67
參考文獻 69
第4章 斷層掃描數字全息層析技術 71
4.1 常見的斷層掃描成像技術 71
4.1.1 計算機斷層掃描成像技術 71
4.1.2 光學投影層析技術 72
4.1.3 光學相干層析技術 73
4.2 斷層掃描數字全息層析技術的基本原理 74
4.2.1 斷層掃描數字全息層析技術的發(fā)展 74
4.2.2 斷層掃描三維重建的基本原理 76
4.2.3 層析重建算法 78
4.2.4 少量投影數字全息層析重建技術 80
4.2.5 層析重建誤差影響因素分析 85
4.3 斷層掃描數字全息層析重建實驗 88
4.3.1 數字單向單幅全息圖層析重建 88
4.3.2 石膏頭像計算全息圖層析重建 93
4.4 三視角單幅層析全息圖重建模擬和分析 96
4.4.1 三視角單幅層析全息圖頻譜分布特征 96
4.4.2 三視角單幅層析全息圖重建模擬 97
4.4.3 三視角單幅層析全息圖重建關鍵參數分析 100
4.5 三視角單幅層析全息圖重建實驗 100
4.5.1 三視角單幅層析全息圖記錄系統(tǒng)設計 100
4.5.2 三視角單幅層析全息圖的頻譜濾波 101
4.5.3 三視角單幅層析全息圖的數值重建 102
4.5.4 三視角單幅層析全息圖的層析重建 106
4.6 生物細胞單幅層析全息圖重建實驗 107
4.6.1 立式三視角單幅層析全息圖記錄系統(tǒng)設計 107
4.6.2 立式三視角單幅層析全息圖記錄系統(tǒng)搭建與測試 110
4.6.3 生物細胞單幅層析全息圖記錄及層析重建 111
參考文獻 113
第5章 壓縮傳感數字全息層析技術 117
5.1 壓縮傳感數字全息層析技術原理 117
5.1.1 壓縮傳感基本概念 119
5.1.2 壓縮傳感理論關鍵因素分析 121
5.1.3 壓縮傳感理論與全息層析重建 127
5.2 基于壓縮傳感的無放大全息層析重建方法 136
5.2.1 基于壓縮傳感的無放大全息記錄 136
5.2.2 基于壓縮傳感的無放大全息重建 138
5.2.3 基于壓縮傳感的無放大同軸全息層析重建實驗 141
5.2.4 基于壓縮傳感的無放大離軸全息層析重建實驗 148
5.2.5 軸向分辨率的分析 153
5.3 基于壓縮傳感的4F 放大同軸全息層析重建 155
5.3.1 基于壓縮傳感的4F 放大同軸全息層析重建方法 155
5.3.2 基于壓縮傳感的4F 放大同軸全息層析重建實驗 160
5.3.3 軸向分辨率的分析 167
5.4 基于壓縮傳感的點光源放大同軸全息層析重建 167
5.4.1 基于壓縮傳感的點光源放大同軸全息層析重建方法 168
5.4.2 基于壓縮傳感的點光源放大同軸全息層析重建模擬 170
5.4.3 基于壓縮傳感的點光源放大同軸全息層析重建實驗 174
5.4.4 軸向分辨率的分析 177
參考文獻 178
第6章 數字全息圖非干涉法相位重建及其應用 182
6.1 強度傳輸方程技術發(fā)展概述 182
6.2 強度傳輸方程基本理論 183
6.2.1 亥姆霍茲方程 183
6.2.2 強度傳輸方程的推導 185
6.2.3 強度傳輸方程的傅里葉變換求解 187
6.3 強度傳輸方程技術中的4F 光學成像系統(tǒng) 188
6.4 數字全息圖非干涉法相位重建 189
6.4.1 數字全息成像與4F 光學成像 189
6.4.2 數字全息圖數值調焦功能分析 190
6.4.3 數字全息圖非干涉法相位重建過程 191
6.4.4 數字全息圖非干涉法相位重建優(yōu)離焦距離分析 192
6.4.5 數字全息圖非干涉法相位重建精度分析 194
6.5 單幅全息圖非干涉法重建實驗 196
6.5.1 基于單光束同軸全息圖的錐形光纖三維輪廓重建 196
6.5.2 基于離軸全息圖的大尺寸透鏡梯度折射率重建 197
參考文獻 200
第7章 深度學習在數字全息技術中的應用 203
7.1 數字全息頻譜卷積神經網絡降噪方法和原理 203
7.1.1 全息圖中散斑噪聲模型 203
7.1.2 頻譜卷積神經網絡 204
7.1.3 訓練數據集制作 206
7.2 數字全息頻譜卷積神經網絡降噪實驗 207
7.2.1 模擬全息圖降噪分析實驗 207
7.2.2 實驗全息圖降噪分析實驗 210
7.3 深度學習在數字全息技術中的應用趨勢 213
參考文獻 214