数字全息技术及其应用

目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 全息技术发展概述 1
1.2 数字全息技术基本原理 1
1.2.1 数字全息图记录 2
1.2.2 数字全息图重建 4
1.2.3 数值重建算法 6
1.3 数字全息技术常用概念辨析 11
1.3.1 数字全息测量与数字干涉测量 11
1.3.2 同轴全息图与离轴全息图 12
1.3.3 傅里叶变换全息图与菲涅耳全息图 12
参考文献 12
第2章 数字显微全息技术 14
2.1 数字显微全息技术发展及其应用概况 14
2.1.1 数字显微全息技术发展 14
2.1.2 数字显微全息技术与其他相关显微测量技术的比较 15
2.1.3 数字显微全息技术国内外应用概况 15
2.2 数字显微全息关键技术 16
2.2.1 数字显微全息图的记录 16
2.2.2 数字显微全息技术中的放大方式 17
2.2.3 数字显微全息技术中的误差抑制 18
2.2.4 数字显微全息图的关键参数 19
2.3 数字显微全息表面粗糙度测量 25
2.3.1 数字显微全息表面粗糙度测量研究现状 25
2.3.2 表面粗糙度常用参数的基本定义 25
2.3.3 数字显微全息图重建相位与物体表面粗糙度值之间的映射 27
2.4 数字显微全息表面粗糙度测量系统设计及实现 29
2.5 数字显微全息表面粗糙度测量系统标定及实验分析 30
2.5.1 系统标定 30
2.5.2 标准多刻线样板表面粗糙度测量 33
2.5.3 研磨样块表面粗糙度测量 35
参考文献 37
第3章 相移数字全息技术 42
3.1 相移数字全息技术的应用 42
3.2 相移数字全息技术原理 43
3.2.1 相移数字全息技术基本原理 43
3.2.2 三步相移同轴全息技术 44
3.2.3 四步相移同轴全息技术 44
3.2.4 五步相移同轴全息技术 45
3.3 两步正交相移同轴全息技术 45
3.3.1 两步正交相移同轴全息技术研究现状 45
3.3.2 两步正交相移实现方法 46
3.3.3 两步正交相移同轴全息技术基本原理 49
3.4 两步正交相移同轴全息技术模拟分析 52
3.4.1 模拟分析中的样本参数 52
3.4.2 标准两步相移同轴全息重建模拟 54
3.4.3 简易两步相移同轴全息重建模拟 55
3.4.4 两步正交相移同轴全息相位重建误差分析 58
3.5 两步正交相移同轴全息重建实验 61
3.5.1 两步正交相移同轴全息重建实验系统设计与搭建 61
3.5.2 相移实现及其标定 62
3.5.3 标准分辨率板USAF 强度重建 64
3.5.4 MEMS 微结构样本强度重建 66
3.5.5 自制微刻玻璃样本相位重建 67
参考文献 69
第4章 断层扫描数字全息层析技术 71
4.1 常见的断层扫描成像技术 71
4.1.1 计算机断层扫描成像技术 71
4.1.2 光学投影层析技术 72
4.1.3 光学相干层析技术 73
4.2 断层扫描数字全息层析技术的基本原理 74
4.2.1 断层扫描数字全息层析技术的发展 74
4.2.2 断层扫描三维重建的基本原理 76
4.2.3 层析重建算法 78
4.2.4 少量投影数字全息层析重建技术 80
4.2.5 层析重建误差影响因素分析 85
4.3 断层扫描数字全息层析重建实验 88
4.3.1 数字单向单幅全息图层析重建 88
4.3.2 石膏头像计算全息图层析重建 93
4.4 三视角单幅层析全息图重建模拟和分析 96
4.4.1 三视角单幅层析全息图频谱分布特征 96
4.4.2 三视角单幅层析全息图重建模拟 97
4.4.3 三视角单幅层析全息图重建关键参数分析 100
4.5 三视角单幅层析全息图重建实验 100
4.5.1 三视角单幅层析全息图记录系统设计 100
4.5.2 三视角单幅层析全息图的频谱滤波 101
4.5.3 三视角单幅层析全息图的数值重建 102
4.5.4 三视角单幅层析全息图的层析重建 106
4.6 生物细胞单幅层析全息图重建实验 107
4.6.1 立式三视角单幅层析全息图记录系统设计 107
4.6.2 立式三视角单幅层析全息图记录系统搭建与测试 110
4.6.3 生物细胞单幅层析全息图记录及层析重建 111
参考文献 113
第5章 压缩传感数字全息层析技术 117
5.1 压缩传感数字全息层析技术原理 117
5.1.1 压缩传感基本概念 119
5.1.2 压缩传感理论关键因素分析 121
5.1.3 压缩传感理论与全息层析重建 127
5.2 基于压缩传感的无放大全息层析重建方法 136
5.2.1 基于压缩传感的无放大全息记录 136
5.2.2 基于压缩传感的无放大全息重建 138
5.2.3 基于压缩传感的无放大同轴全息层析重建实验 141
5.2.4 基于压缩传感的无放大离轴全息层析重建实验 148
5.2.5 轴向分辨率的分析 153
5.3 基于压缩传感的4F 放大同轴全息层析重建 155
5.3.1 基于压缩传感的4F 放大同轴全息层析重建方法 155
5.3.2 基于压缩传感的4F 放大同轴全息层析重建实验 160
5.3.3 轴向分辨率的分析 167
5.4 基于压缩传感的点光源放大同轴全息层析重建 167
5.4.1 基于压缩传感的点光源放大同轴全息层析重建方法 168
5.4.2 基于压缩传感的点光源放大同轴全息层析重建模拟 170
5.4.3 基于压缩传感的点光源放大同轴全息层析重建实验 174
5.4.4 轴向分辨率的分析 177
参考文献 178
第6章 数字全息图非干涉法相位重建及其应用 182
6.1 强度传输方程技术发展概述 182
6.2 强度传输方程基本理论 183
6.2.1 亥姆霍兹方程 183
6.2.2 强度传输方程的推导 185
6.2.3 强度传输方程的傅里叶变换求解 187
6.3 强度传输方程技术中的4F 光学成像系统 188
6.4 数字全息图非干涉法相位重建 189
6.4.1 数字全息成像与4F 光学成像 189
6.4.2 数字全息图数值调焦功能分析 190
6.4.3 数字全息图非干涉法相位重建过程 191
6.4.4 数字全息图非干涉法相位重建优离焦距离分析 192
6.4.5 数字全息图非干涉法相位重建精度分析 194
6.5 单幅全息图非干涉法重建实验 196
6.5.1 基于单光束同轴全息图的锥形光纤三维轮廓重建 196
6.5.2 基于离轴全息图的大尺寸透镜梯度折射率重建 197
参考文献 200
第7章 深度学习在数字全息技术中的应用 203
7.1 数字全息频谱卷积神经网络降噪方法和原理 203
7.1.1 全息图中散斑噪声模型 203
7.1.2 频谱卷积神经网络 204
7.1.3 训练数据集制作 206
7.2 数字全息频谱卷积神经网络降噪实验 207
7.2.1 模拟全息图降噪分析实验 207
7.2.2 实验全息图降噪分析实验 210
7.3 深度学习在数字全息技术中的应用趋势 213
参考文献 214