大尺寸物体彩色全息图制作的研究

通过分析两步法制彩色全息图中全息图空间带宽积与物体大小、全息图记录距离的关系,提出了一种拍摄大尺寸物体彩色全息图的方法。经编码,设置参数,在视窗处平面记录下三分色全息图,以保证用最小的幅面记录下物体的完整信息,并且H1rgb处于同一平面经原参考光的共轭光再现时,他们的再现像能完全重合;将H1rgb再现,获得大视场的物光波信息,三基色物波信息重合后,用光学方法记录大幅面的彩色全息。该方法能提高全息图再现像的视场和解决大尺寸物体的全息图难拍摄问题。经实验验证,该方法能将全息图再现像的视场提高6倍左右。

分辨率、超分辨率与空间带宽积拓展——从计算光学成像角度的一些思考

传统光学成像实质上是场景强度信号在空间维度上的直接均匀采样记录与再现的过程。在此过程中,成像的分辨率与信息量不可避免地受到光学衍射极限、探测离散器采样、成像系统空间带宽积等若干物理条件制约。如何突破这些物理限制,获得分辨率更高,视场更宽广的图像信息,是该领域的永恒课题。本文概括性地介绍了分辨率、超分辨率与空间带宽积拓展的相关基础理论,核心机理及其在计算光学成像中的若干实例。通过将这些具体个案置入“计算光学成像”这个更高维度的体系框架去分析与探讨,揭示了它们大多数都可以被理解为一种可称作“空间带宽积调控”策略,即利用成像系统的可用自由度,在成像系统有限空间带宽积的限制下,以最佳方式进行编解码和传递信息的过程,或者形象地说——“戴着脚镣跳舞”。这实质上是一种在物理限制下,在“得”与“失”之间所作出的符合规律的权衡与选择。本文的结论有望为设计和探索面向各类复杂现实成像应用的新型成像机理与方法提供有益启示。

含液晶扩散片的高分辨率光场成像系统

为解决传统光场相机空间带宽积偏低的问题,提出了一种基于液晶扩散片的光场成像系统。使用光控取向技术进行取向,克服了传统摩擦取向所产生的杂质、静电与物理性损伤等缺陷,制备出适用于光场成像的电控可调液晶扩散片;通过改变液晶扩散片的外加电压,获得了不同电压下的光场信息;通过适配液晶扩散片的成像算法,将高透过率时光场的细节信息与低透过率时光场的散射光强度融合,获得了均衡光强与细节的高分辨率光场信息。与传统光场成像系统相比,所提方法获得的高分辨率光场图像的峰值信噪比整体提升约4.98%,而且成本低、制备简便,实现便捷,有利于制作出高性价比的光场相机,实现高分辨率光场成像。

成像光通信系统及编解码方案

采用通信理论建立了成像光通信的时空连续三维高斯信道模型,分析了信道容量。结果表明利用光的空间特性可以增加信道容量,其效果取决于系统的空间带宽积。提出了一个成像光通信的收发系统方案,给出了基本的系统设计条件,并分析了系统性能。进行了30 m距离的点阵图传输实验,结果验证了系统的设计要求和性能。给出了一种适合成像光通信的信号相关探测接收方法,它要求用于通信的点阵图像需按照二维空间正交码来构造。为了提高相关接收时的信号处理速度,还可考虑采用光学信息并行处理器,例如非相干多通道相关器,并对该相关器的工作过程做了描述。