关于滤波成像的大视角数字全息技术.pdfVIP

第39卷第12期 光子学报 Voi．39No．12 2010年12月 ACTAPH()T()NICASINICA December2010 文章编号：1004—4213(2010)12—2168—6 基于滤波成像的大视角数字全息技术* 邓丽军，王辉+，马利红 (浙江师范大学信息光学研究所，浙江金华321004) 摘要：为提高数字全息再现像视角，提出一种基于滤波成像的数字全息技术来实现大视角的三维 物体面型测量．利用离轴像面数字全息技术，通过在4F相干图像处理系统的空间频谱面处放置可 移动的低通滤波器，使满足CCD分辨率的物光波与参考光波干涉形成全息图，并控制低通滤波及 成像区域分别记录不同谱段的子全息图．再现时，首先对子全息图进行数字傅里叶变换，重构对应 频谱段，并对频谱段进行拼接形成完整的物光频谱；而后通过数字再现获得大视角的数字全息再现 像．利用该方法测量了圆柱形表面(光滑的缝纫针)的三维形貌，并取得了较好的实验结果． 关键词：数字全息技术；大视角；4F系统；频谱拼接 中图分类号：TB87．1 文献标识码：A 0 引言 构．根据傅里叶变换的相移性质，如果全息图在记录 过程中发生了相位移动，其频谱将发生空间位移，这 数字全息最大的特点是可以对三维或相位物体 样可以直观的在谱面上反映出来，便于进行拼接 的结构信息进行定量分析¨_3]，但是由于记录器件有 修正． 限的像素数。使得全息图的高频信息不能被有效的 1 频谱拼接大视角数字全息原理 记录，因而重构像的分辨率被限制．对面型检测而 言。分辨率与视角相对应，或者说全息图视角问题的 1．1记录光路分析 本质就是分辨率问题．另外，因为高频全息图欠采样 在图1的成像系统中。物体位于透镜I。。的前焦 或者无效采样，将降低全息图的信噪比．对于这些问 面，SF是透镜L。和L：的共焦面，记录平面位于L。 题，不少研究者从不同的角度进行了探索。取得了很 的后焦面上，它类似于滤波成像的4F系统．设物 多有价值的进展i41…．增大再现视角和信噪比一个 面、SF面和记录平面XY坐标的下标分别为0，sf 有效的方法是综合孔径技术(Synthetic 和i，物光波复振幅为U。(z。，Y。)，在SF平面上的光 Aperture)[4。6’9|，即记录物体多幅不同波矢量空间分 场分布是 量的子全息图，然后对各子全息图的再现光场进行 复振幅叠加或强度叠加得到再现像．若要对物体面 型或相位信息进行定量分析，必须采j}j复振幅叠加 方法，这种方法要求各个再现光场有相对固定的相 位关系，对记录系统的稳定性和CCD的位移准确度 有着非常高的要求，如有误差，将增加数字修正的难 度‘tl-12]． 图1 全息图记录示意图 Sketchof 本文提出利用4F相干图像处理系统记录数字 Fig．1 maphologramrecording 全息图，在空间频谱面设置可移动的滤波孔，随着孔 U(a，r／1)=F[‰(z。，Y。)] (1) 径的移动。记录不同谱段的子全息图．再现时，首先 式中，el-一-Xsf／2tfl，叩l—y，，／A厂l 对子全息图进行数字傅里叶变换，重构对应的频谱 在频谱面E放置矩形孑L滤波器，其中心保持与 段，并对频谱段进行拼接形成完整的物光频谱，最后