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基于压缩同轴数字全息的研究

基于压缩同轴数字全息的研究

作者：陈宝鑫郑州大学

学位级别：硕士

相对于离轴数字全息成像系统,同轴数字全息成像系统对数字记录器件(CCD、CMOS等)有更高的带宽利用率,且占用空间更小,所以同轴数字全息成像较离轴数字全息成像更具有优势。同轴全息图中,实像、0级像和孪生像混叠在一起使其重建图像不容... 详细信息

相对于离轴数字全息成像系统,同轴数字全息成像系统对数字记录器件(CCD、CMOS等)有更高的带宽利用率,且占用空间更小,所以同轴数字全息成像较离轴数字全息成像更具有优势。同轴全息图中,实像、0级像和孪生像混叠在一起使其重建图像不容易辨识。因此,去除同轴全息图中的0级像和孪生像就成了同轴数字全息成像技术进一步发展所必须要解决的问题。压缩感知重建同轴数字全息技术能够较好的去除同轴数字全息图中的0级像和孪生像,所以本文围绕压缩感知应用于同轴数字全息成像展开研究,并提出了多方面的研究成果。主要内容如下:(1)本文在对分块压缩感知算法深入分析的基础上,基于DCT域图像中大系数集中在左上角且具有较明确的延伸方向等基本事实,提出了基于DCT基的自适应采样分块压缩感知算法。该算法解决了两次采样之间因为计算量较大而导致的时间间隔较大的问题,使两次采样之间的时间间隔缩小到大约0.08s。根据模拟实验数据分析,本文提出的自适应采样分块压缩感知算法在重构质量上优于传统分块压缩感知算法。(2)在对2步相移同轴全息技术深入分析研究的基础上,本文通过引入更多的参考因素提出了一种改进的参考光强搜索算法来降低2步相移算法的计算量。本文采用计算机模拟和同轴数字全息实验对本文所提算法进行验证。基于实验结果的分析表明,本文提出的算法对任意参考光强下得到的全息图都能较快的找出准确的参考光强,进而降低计算量。由于Zhang的算法只是在计算机上进行了模拟验证而无实验验证,本文在实验上也对Zhang提出的方法进行了验证。(3)压缩全息是一种很好的一步去除同轴数字全息图中0级像和孪生像的技术。本文将压缩感知技术应用于纤维全息图像重建中,使纤维的实时全息成像成为可能。以上的研究发展了压缩感知技术和同轴数字全息技术,为进一步的研究提供了便利。

关键词：压缩感知离散余弦变换同轴全息相移全息

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全息术、器件与应用

中国光学 1997年第4期11卷 50-51页

TB877 97042448全息光学元件中编码与象质和衍射效率的关系=Relationsof coding with image quality and diffractionefficiency in holographic optical elements[刊,中]/石建川,李慎,刘盛纲(电子科技大学高能电子学研究所.四川,成都(6... 详细信息

关键词：全息光学元件衍射效率数字重现傅立叶变换研究所高能电子电子科技大学光刻蚀纤维素软片光电工程相移全息

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基于压缩感知的数字全息成像技术

电子世界 2013年第7期 37-38页

作者：王玉萍陈宝深蓝建辉李亚琴华南师范大学物理与电信工程学院

提出一种基于压缩感知理论和数字全息术的数字全息压缩成像技术。通过传统相移数字全息技术获取干涉图样,将干涉同样投影到测量矩阵上,通过计算內积直接获取全息压缩数据。这些数据经过传统通信信道传输后,利用压缩感知重构算法获得原... 详细信息

提出一种基于压缩感知理论和数字全息术的数字全息压缩成像技术。通过传统相移数字全息技术获取干涉图样,将干涉同样投影到测量矩阵上,通过计算內积直接获取全息压缩数据。这些数据经过传统通信信道传输后,利用压缩感知重构算法获得原始全息数据,然后经过菲涅尔逆变换得到原始图像。实验仿真结果证明了这种压缩全息成像方法的可行性。

关键词：压缩感知数字全息全息成像相移全息

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一种改进的全光学压缩图像隐藏技术

激光杂志 2019年第3期40卷 91-95页

作者：张子云雷苗戴晓芳王琛李军华南师范大学物理与电信工程学院量子工程和量子材料重点实验室广州510006 南京大学电子科学与工程学院南京210000

提出了一种利用全光学手段实现光学图像隐藏技术的改进方案,它结合压缩感知技术,解决了光学图像隐藏技术中普遍存在的隐藏图像中的数据冗余问题。首先,与三步或四步相移数字全息术不同的是,系统采用两步相移光学图像隐藏技术(TPOIH:two-... 详细信息

提出了一种利用全光学手段实现光学图像隐藏技术的改进方案,它结合压缩感知技术,解决了光学图像隐藏技术中普遍存在的隐藏图像中的数据冗余问题。首先,与三步或四步相移数字全息术不同的是,系统采用两步相移光学图像隐藏技术(TPOIH:two-step phase shifting optical image hiding)来减少记录的全息图数量并实现对图像的安全保护。然后,通过使用CS理论,将全息图压缩成一维数据并在探测器中对它们进行采样。并且在接收终端,使用全息重建算法和CS理论很好地重建安全图像。实验验结果表明,该方法对于光学图像隐藏和光学图像压缩是有效的,它可以通过使用非常少的数据量(约为原始干涉图数据大小的18. 8%)很好的恢复安全图像。这证明了方案可以用于隐私保护方面,如物联网和全光网络的图像传输。

关键词：光学图像隐藏压缩感知图像处理相移全息相干成像

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基于强度关联实现物体经过散射介质的成像

基于强度关联实现物体经过散射介质的成像

作者：陈丽华侨大学

学位级别：硕士

光学成像应用中,经常会受到云雾和生物组织等散射介质干扰,导致成像质量下降甚至无法成像。近年来,研究者针对此问题提出了诸多的解决方案,使得透过散射介质的成像成为可能。目前常用的几种散射成像技术包括波前整形技术、传输矩阵测量... 详细信息

光学成像应用中,经常会受到云雾和生物组织等散射介质干扰,导致成像质量下降甚至无法成像。近年来,研究者针对此问题提出了诸多的解决方案,使得透过散射介质的成像成为可能。目前常用的几种散射成像技术包括波前整形技术、传输矩阵测量、散斑相关技术以及深度学习等。这些散射成像技术都会存在一些限制,比如成像视场受记忆效应限制、测量过程耗时、需要大量的数据等。为此,本论文利用基于强度相关的全息技术,提供另外一种散射成像方法。在强度相关的基础上,利用其他传统的全息技术,如离轴全息、相移全息等,实现物体经过散射介质的相位、振幅成像。本论文的主要研究工作概括如下:1.提出基于标量强度相关的相移数字全息技术,实现了复杂结构的物体经过散射介质的相位成像。空间光调制器SLM加载物体的相位,并同时引入相移,相机记录多张散斑图样,然后计算其强度相关函数,再利用范希特泽尼克定理将强度相关函数与散射之前的光强联系起来,最后通过相移的方法,从多张强度中求得物体的相位。将提出的散射成像技术与传统的相移数字全息技术进行了对比,实验结果表明两种技术的成像效果基本一致,但是传统的相移数字全息是在没有经过散射介质的情况下实现的。2.提出基于偏振强度相关的全息技术,通过相移全息的方法实现物体经过散射介质的相位成像;通过傅里叶变换的方法实现物体经过散射介质的振幅成像。实验对比了基于偏振强度相关的三种相移全息技术的重建效果;同时也测试了静态、有振动和动态环境下的物体经过散射介质的成像性能,结果表明这种技术能够很好的重建被散射物体的相位,有较强的抗干扰性。实验上通过散斑的强度相关运算和傅里叶变换操作,实现了从散斑场中测量被散射的涡旋光的拓扑荷数大小。3.利用基于强度相关的数字全息技术,实现透过散射介质的定量相位成像。实验上基于标量强度相关的离轴全息、相移全息和基于偏振强度相关的相移全息实现了物体相位的重建。通过计算成像视场角、峰值信噪比、结构相似因子等参数定量评价了这三种散射成像技术的性能。研究发现,相比其他两种标量散射成像技术,基于偏振强度相关的相移全息能够提供一种大视场、高信噪比的定量相位散射成像方式。4.提出波面复用的全息机制,并结合偏振强度相关技术,应用在透过散射介质的复振幅成像中。充分利用SLM的偏振调制和分区域调制特性,以及利用两正交偏振方向光的同轴传输特性,因此在不需要额外引入参考光的情况下,能够实现被散射物体的成像。该方案的实验装置比基于偏振强度相关的传统全息所用的装置更简单,因此具有较高的抗干扰性,即使在有外界扰动的情况下也能很好的重建物体相位。

关键词：散射成像强度相关相移全息相位重建偏振