用SLAVICH全色干版制作真彩色DENISYUK全息图技术

介绍了成功利用SLAVICH高分辨率全色银盐干版制作真彩色DENISYUK反射全息图的技术 ,其中包括三基色选取、光路设置、化学处理方法等。制作出的全息图彩色逼真、鲜明。本方法的化学处理比已报导的方法简单。

联合全息平面与物平面的全息图质量评价

数字全息图可为用户提供更详细的3D信息;但其编码失真及特殊的性质为其质量评价带来了挑战。提出了一种联合全息平面与物平面的全参考全息图质量评价方法。首先,在全息平面上利用信息保真度准则度量了压缩全息图的退化程度。其次,在物平面上对重建的多视口参考全息图和压缩全息图提取显著性加权的梯度相似度,再利用Grünwald-Letnikov分数阶导数度量全局特征变化;结合二者计算重建的多视口参考全息图和压缩全息图的相似度。最后,将全息平面的计算结果和物平面的相似度作为联合特征,利用随机森林对以上特征进行训练,建立质量评价模型。实验结果表明,所提出方法的PLCC约为0.9179,SROCC约为0.9075,优于相关代表性全息图质量评价方法,与人眼主观感受契合度更高。

RFreeTrack:基于差分相位全息图的RFID非接触式鲁棒定位系统

针对复杂室内环境非接触式RFID目标定位误差大的问题,提出了RFreeTrack系统,其使用商用RFID设备计算出目标反射信号,实现了复杂环境下高精度非接触式目标定位。首先,提出了一种基于时间序列相似度的搜索方法用于校准静态信号,从而显著增强了目标反射信号提取的鲁棒性。然后,提出了基于差分相位全息图的非接触式定位方法,排除阅读器天线位置的影响,提升了定位准确度,降低了系统的部署难度。最后,实现了一个高精度的非接触式定位系统原型。实验表明,在复杂环境中使用校准后的静态信号提取出的目标反射信号相位,相较于现有方法误差降低了68.8%。基于校准过的静态反射信号,在复杂环境中使用差分相位全息图的定位误差平均值为0.040 8 m,相较于现有方法提升了50.6%。

计算全息检测技术的精度溯源研究现状分析(内封面文章)

随着光学系统性能的要求越来越高,非球面、自由曲面等复杂光学曲面能够提升系统的成像性能,因此提升复杂光学曲面的检测精度极为重要。干涉检测是测量复杂光学曲面的重要手段,其中计算全息检测法(Computer Generated Hologram,CGH)作为干涉检测中的一种,因其精度高和设计自由度大等优点得到了广泛的应用。但是在CGH检测复杂曲面的过程中存在的各类误差会影响波前检测的精度。文中首先介绍了计算全息法的检测精度现状,其次归纳总结了造成计算全息法误差的主要因素。分别介绍了不同误差的产生原理、影响效果、相对应标定补偿方法及适用情景和优缺点;并介绍了基于CGH占空比与线条位置误差的调研现状分析以及现有的研究方法;最后对计算全息法检测的精度溯源和精度提升研究趋势进行了展望。

基于全息图平稳分布因子的离群点检测算法

使用传统的基于图的方法进行离群点检测构造转移概率矩阵需要使用数据的整体分布,容易忽略数据的局部信息,导致检测精度低,而使用数据的局部信息可能导致“悬空链接”的问题。针对这些问题,提出一个基于全息图平稳分布因子的离群点检测算法(HSDFOD)。首先,使用相似度矩阵自适应地获取每个数据点的邻居集合构造一个局部信息图;然后,引入最小生成树构造一个全局信息图;最后,利用局部信息图和全局信息图融合为一个全息图构造转移概率矩阵进行马尔可夫随机游走,并通过生成的平稳分布检测离群点。在人工数据集A1~A4上,HSDFOD的精确率均高于SOD(Outlier Detection in axis-parallel Subspaces of high dimensional data)、SUOD(accelerating large-Scale Unsupervised heterogeneous Outlier Detection)、IForest(Isolation Forest)和HBOS(Histogram-Based Outlier Score);曲线下面积(AUC)整体上也优于这4个对比算法。在真实数据集上,HSDFOD的精确率均高于80%,AUC均高于SOD、SUOD、IForest和HBOS。可见,所提算法在离群点检测上有较好的应用前景。

基于混合相位的多平面全息显示

在计算全息术中,基于层析法实现多平面全息显示是最常用的方法之一。针对层析法中多个平面之间存在串扰的问题,本文结合随机相位和二次相位的优点,提出了一种基于混合相位的多平面全息显示方法。首先,选择合适的权重因子生成混合相位代替随机相位作为初始相位。利用迭代傅里叶变换算法进行迭代后,将获得的每个子全息图与具有不同重建距离的菲涅尔波带片叠加,接着将每个全息图以复振幅叠加,获取相位后得到纯相位全息图,从而将分层图像重构于指定的平面上。利用硅基液晶空间光调制器搭建多平面全息显示系统开展了相关的光学实验。实验结果表明,与基于随机相位的方法相比,本文方法提高了结构相似性参数(最高可达4.6%),减弱了多个全息重构平面之间的串扰,提高了多平面全息显示的再现质量。

基于AU-Net对全息图条纹信噪比提升

数字全息成像是一种获得三维物体的波前信息的关键技术,获得高质量的全息图是其首要条件,由于受到图像传感器的约束及实验环境的影响,所获得的数字全息图带有散斑噪声及分辨率低等问题。为了克服这一约束,采用了一种基于深度学习的方法来提高全息图质量、图像分辨率及条纹信噪比。结果表明,所研究算法可以应用于采集的多尺度全息图,而且获得的高质量全息图重建效果更好,减少散斑噪声影响,并比较了三种损失函数在该网络训练中的性能。

全息图邮票鉴赏

20年前,我写过一篇“全息图邮票”(021138),讲过全息图的原理,全息邮票的种类和制作,也展示了一些全息邮票,但是印在杂志上的图看起来是平面的,大家没有真正看出全息图的立体效果。最近,我用手机来拍摄这些全息邮票,得到比较好的效果,在这里和大家分享。

计算机制彩虹全息图的新算法

提出利用查表方法进行数字彩虹全息的计算方法.根据彩虹全息的基元全息图为线全息图的特点,找出物点与其线全息图的一一对应关系,建立空间点阵物点的线全息物光分布数据表.在对实际物体进行计算时,根据物点的位置,在数据表中找到与之对应的物光分布,并将这些分布进行叠加,从而形成实际物体被狭缝限制的物光分布,最后引入参考光计算其彩虹全息图.本方法充分利用了线全息图的性质,使得计算量大大减小,同时提高了计算速度.

基于Matlab的计算全息图的制作与数字再现的研究

应用Matlab语言,结合博奇型计算全息的编码方法,利用计算机分别绘制了菲涅耳全息图和傅里叶变换全息图,实现了计算全息图的快速制作,讨论了制作计算全息图的原理、方法和步骤。利用CGH技术和数字全息技术所生成的全息图再现出原始图像,完成了全息图的数字重现,实现了整个全息记录和再现过程的计算机模拟。与传统的编程语言和绘图方法相比较,该算法在实现上更加简单和快捷,并且带有一系列提高计算全息图质量的措施,有效地消除了零级像和孪生像的影响,获得了清晰的数字再现图像。

计算机辅助合成全息图

研究合成全息图的原理和记录方法.针对2D/3D合成全息图,分别讨论了对体视、动态、颜色和深度信息的编码以及全息观察窗的空间面积分割,计算了相关的记录参数.实验中采用计算机直接控制的液晶空间光调制器实现2D视差图像的自动显示与切换,方法简便易行,且消除了传统方法中底片复位所产生的误差,易实现自动化生产.实际制作了一个带有动感的合成彩虹全息图,验证了设计的正确性和方法的可行性.

同态滤波预处理在微粒场全息图图像处理中的应用

针对粒子场全息图像亮度不均匀产生的原因进行理论分析 ,采用同态滤波图像增强方法对微粒场全息图像亮度不均匀进行校正 ,消除了对图像处理中的二值化处理结果带来的影响 ,提高了原图像的象质 ,为进一步提取图像中的特征信息打下了良好的基础 通过计算机模拟分析和验证 。

离轴非球面的计算全息图高精度检测技术

为了实现离轴非球面高精度定位、光路对准及面形检验,提出了一种使用计算全息图(CGH)技术实现离轴非球面高精度光学检测的方法。将被检非球面倾斜平移后作为轴上自由曲面进行CGH补偿检测设计,从而减小了检测光路的相对口径和CGH所需补偿像差,提高了CGH检测精度。使用自行开发的CGH专用设计计算软件,设计完成的CGH同时具有非球面检验、检测光路对准、被检非球面基准定位等多项功能。采用该方法设计(设计精度优于λ/10 000rms)并制作CGH对面形精度优于λ/50rms的离轴非球面进行了检测,误差分析表明,其检测精度优于λ/100,与传统null-lens方法的检测结果精确吻合。实验表明,采用该CGH可同时实现离轴非球面位置高精度定位、CGH与干涉仪对准以及离轴非球面高精度面形检验。

单波长编码计算机制彩色彩虹全息图的研究

提出计算机制三维物体彩色全息图的新方法·通过理论分析表明,在满足一定的条件下,三个不同原色的点光源所产生的全息图光栅结构和距全息图不同距离的三个同色物点的光产生的全息图光栅结构是等价的·根据这一原理并参照彩虹全息技术,研究了物体三原色信息光分布的编码方法和全息图的算法,用单波长计算实现彩色全息图的制作,同时,较为完满地解决了全息图叠加和色串扰问题·实验结果证明了该方法的可行性及有效性·

真彩色体视全息图

用三色光栅照相机拍摄景物的两张视差照片,然后用单色激光器经二次曝光全息记录制成一张真彩色体视全息图,在普通白炽灯照明下可再现真彩色体视全息像.该方法制作过程更简单,减少了散斑噪音,消除了彩色全息像的色差,得到的全息像清晰明亮,色彩真实,立体感强.

用Matlab软件和LCD实现数字全息图的制作和再现

应用Matlab语言和液晶空间光调制器(LCD)实现了计算机全息图的快速制作,并对绘制出的傅里叶型计算机全息图进行了计算机模拟再现.结合博奇型和罗曼型不同的编码方法,讨论了应用Matlab语言制作计算机全息图的原理、方法和步骤,并分析了LCD器件的作用和局限.实验证明,这一方法与用传统语言编程和绘图的方法相比,可以减少3/4的计算量,输入一幅图像在电脑上运行,数秒钟后便可画出编码图和再现像.

利用曲面计算全息图进行非球面检测

研究了利用曲面计算全息图进行非球面检测。分析了曲面计算全息图的衍射特性,给出了曲面计算全息图与传统检测方法相结合检测凹非球面和凸非球面的原理及特点,并进行了具体设计。利用激光直接写入设备,在口径为110mm、曲率半径为504mm的曲面基底上制作出了计算全息图,并对金刚石车床车削的凸面非球面进行了检测。利用两步测量法解决了凸非球面的中心部位难以检测的难题,同时利用旋转相减法消除了调节误差,非球面的面形精度为234nm(P V),与金刚石车床的精度相符。

计算机与光学联合制三维物体彩色全息图的新方法

针对光学漫射物体彩色全息图制作过程中光能利用率低和彩色图像质量不高的问题,利用计算全息的灵活性,并结合光学全息的特点,提出了计算机与光学相结合的三维物体真彩色全息图制作的新方法.首先用计算机算出3张分色菲涅耳全息图,由全息图的再现像位置以及物点和线全息图的对应关系,控制好这3张菲涅耳全息图的记录距离和全息图大小,使它们放置同一个平面时,其再现像能完全重合.再用光学的方法记录它们的再现重合像,在白光下可见一真彩色立体像.该方法简单易行,光能利用率高.

用计算全息图校正非球面的畸变

针对用计算全息图(CGH)对非球面进行检测时出现的非对称畸变,分析了3种基本的畸变模型,提出了一种有效的校正非对称畸变的方法。该方法采用较少的拟合参数即可实现对非对称畸变的精确校正,从而可以较大程度地减少畸变校正所需要的数据点对,避免过度拟合效应。通过光学仿真模拟分析了整个干涉仪系统的畸变,并利用以上方法对畸变进行了校正。仿真结果显示,畸变校正的相对残差小于0.2%。最后,设计并制作了处于离轴工作状态的CGH,并用此CGH对非球面进行了检测。利用上述畸变校正方法对测量的非球面面形进行校正,并用校正之后的结果进行加工迭代,最终非球面面形的收敛精度达到1.8nm(RMS),得到的结果验证了提出的畸变校正方法的可靠性。

大视角计算机制彩虹全息图的研究

提出大视角计算机制彩虹全息图制作的新方法—计算机与光学相结合的两步法 采用这种方法 ,计算机制彩虹全息图的视角可以方便地做到适合显示需要的大小 ,并且全息图的计算时间比采用一般方法计算短 ,解决了目前计算机制全息用于显示实用化存在的难点 :庞大的计算量 。