1 南京航空航天大学金城学院，江苏 南京 211156
2 盐城市质量技术监督综合检验检测中心，江苏 盐城 224056
3 盐城工学院 土木工程学院，江苏 盐城 224051
提出了一种基于傅里叶变换频谱分析技术的数字化、高精度、便携式液体折射率实时干涉测量系统。该系统以劈尖形液体容器构成的等厚干涉测量光路为基础，搭建了以CCD（charge coupled device）相机记录的共路干涉测量系统。以树莓派硬件系统为平台，Python语言为编程基础，通过傅里叶变换频谱分析和三次样条插值实现记录窗口内干涉条纹数的精确提取。设计了图形操作界面，实现了测量过程的动态可视，测量过程只需提前标定未注入液体时的初始干涉条纹数，无需额外预设参数即可实现流动液体折射率的实时测量。实验中分别测定了3种液体的折射率，并验证了测量系统的时间稳定性。结果表明，当初始干涉条纹数大于180条时，测量系统有较好的时间稳定性，且测量的相对误差均在0.754%以内。
干涉测量 等厚干涉 傅里叶变换 折射率 树莓派 interferometry equal-thickness interference Fourier transform refractive index Raspberry Pi
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
为了准确获取简单光学系统的点扩散函数(PSF), 提升图像复原质量, 本文提出了一种基于PSF测量的宽光谱PSF估计方法。首先, 测量了光学系统的窄带PSF, 并结合图像匹配算法, 标定了实际光学系统中的探测器位置和光轴中心偏移。然后, 模拟实际光学系统各波长、各视场的PSF, 再结合目标反射光谱和探测器光谱敏感信息计算实际目标的宽光谱PSF。实验结果表明: 本文提出的PSF估计方法明显优于窄带PSF估计和盲估计方法, 复原图片质量和稳定性均有明显提升, 能够准确估计实际光学成像系统的PSF。
计算成像 点扩散函数 图像复原 宽光谱 computational imaging point spread function image restoration wide spectrum
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学， 北京 100049
为了实现高像质相机低成本、小型化的需求，本文提出了一种大视场简单光学系统的光学-算法协同设计方法，并通过图像复原算法校正简单光学系统的残余像差。首先，针对大视场光学系统，对空间变化的交叉通道去卷积算法进行改进，加入倍率色差校正，使图像复原算法可显著去除色差的影响。然后，在光学设计过程中，放开色差的约束，并专注优化绿色通道的像质，使其成像锐利，在后期交叉通道去卷积算法中有助于红、蓝两通道图像复原。利用该方法设计了一个由两片同种材料的镜片构成的大视场简单光学系统。系统焦距为50 mm，全视场为46°，F数为56，探测器分辨率为1 000万像素。实验结果表明: 本文设计的两片镜、大视场简单光学系统的成像质量可媲美三片式库克镜头，明显优于纯图像复原的结果。本文方法实现了大视场简单光学系统的设计，并能够通过系统最终获得高分辨率、高像质图像。
计算成像 光学系统设计 图像复原 去卷积 computational imaging optical system design image restoration deconvolution
1 南京航空航天大学 金城学院 实验中心，江苏 南京 211156
2 浙江科技学院 理学院，浙江 杭州 310023
传统的迈克尔逊干涉仪只能简单地呈现光的干涉图像，并不能生动体现光的波动特性及其形貌特征，且测量过程繁琐。针对这些问题，提出了一种基于数字全息技术的新型迈克尔逊干涉仪实验装置。该装置采用2个CCD相机代替传统迈克尔逊干涉仪中的平面反射镜，并引入与球面光相干的平面参考光与球面光发生干涉，利用数字全息技术直接获取2个CCD记录面上的球面光复振幅信息，然后通过最小二乘拟合获取球面波参数，并对球面光复振幅进行解调得到居中后的球面光复振幅，最后通过数字干涉的方法实现两球面光的干涉。实验结果表明，该装置能实时生动地显示入射球面光的三维图像和两球面光的干涉图像，同时根据拟合得到的参数能便捷地测量透明等厚介质的折射率，实验中测量了3种不同材料的折射率，其误差均能控制在±5%以内，有较高的测量精度。
信息光学 迈克尔逊干涉仪 数字全息技术 最小二乘法 相位掩膜 折射率 information optics Michelson interferometer digital holography technique least square method phase mask refractive index
1 南京航空航天大学 金城学院 实验中心, 江苏 南京 211156
2 浙江科技学院 理学院, 浙江 杭州 310023
CCD像素数和动态范围的不足极大地限制了数字全息技术的发展与应用, 针对这一问题提出基于信息融合的双CCD镜像重叠布置方案。该方案首先给出了利用2个球面波干涉的方法来判断2个CCD的空间相对位置, 并证明了该方法的可行性。然后在实验中利用球面波与平面波进行离轴干涉并结合数字干涉技术来实时地调节2个CCD的位置, 使其相对位置初步达到镜像重叠。最后再利用计算机数字图像处理技术进行更加精确的标定, 得出2个CCD之间镜像重叠位置的标定参数。实验结果表明, 利用上述方法能够较精确地调节和标定2个CCD的相对镜像重叠位置, 其误差仅为14 μm。
信息光学 数字全息 干涉 镜像 information optics digital holography interferometry CCD CCD mirroringg
1 北京化工大学理学院， 北京 100029
2 南京航空航天大学金城学院实验中心， 江苏 南京 211156
3 浙江科技学院理学院， 浙江 杭州 310023
受目前电荷耦合器件(CCD)性能的限制，在数字全息技术中通常采用同轴数字全息记录光路来充分利用CCD的采样空间，以提高数字全息的测量性能，然而同轴数字全息存在再现像与直透光场及其共轭像重叠的问题。为实现同轴数字全息的实时高分辨记录测量，在单步相移倒频谱技术的基础上提出了基于双CCD的单曝光倒频谱相移同轴数字全息技术，并给出了该技术中两个CCD镜像重叠位置调节标定的方法和实现两个CCD并行π/2相移的光路结构方案这两个关键技术。实验结果表明基于双CCD的单曝光倒频谱相移同轴数字全息技术有效解决了再现像与直透光场及其共轭像分离的问题，初步实现了同轴数字全息的实时记录和再现。
全息 信息光学 数字全息 单曝光 相移 倒频谱 中国激光
2012, 39(s2): s209010
1 郑州大学 物理工程学院, 郑州 450001
2 浙江科技学院 理学院, 杭州 310023
在数字全息技术中无透镜傅里叶同轴数字全息具有高分辨, 再现速度快等优点, 因此有着广泛的应用前景, 但它也存在再现像与直透光场及其共轭像重叠, 较难分离的缺点。针对这一问题, 在分析了无透镜傅里叶同轴数字全息图记录和再现原理的基础上, 提出了单步相移倒频谱技术, 并在理论上分析了该技术对分离出清晰再现像的可能性和该技术适用的关键条件。通过仿真实验进行了验证, 结果表明: 单步相移倒频谱技术能够较好地解决无透镜傅里叶同轴数字全息技术中再现像与直透光场及其共轭像重合这一困难, 得到清晰的再现像; 同时给出了实际实验中单步相移倒频谱技术能够适用的条件参数, 这为后面的进一步实验提供了参考依据。
信息光学 数字全息 相移 无透镜傅里叶数字全息 倒频谱 information optics digital holography phase-shifting lensless Fourier digital holography cepstrum
1 郑州大学 物理工程学院，河南 郑州 450001
2 浙江科技学院 理学院，浙江 杭州 310023
在数字全息测量记录过程中，其所记录的全息图易受到散斑噪声的污染造成分辨率下降，同时也严重影响数字全息再现的效果，因此研究适用于数字全息技术中散斑滤波的算法具有重要的实用价值。介绍了中值滤波、Lee滤波、Kuan滤波和SUSAN滤波这四种常用的散斑滤波算法，并将它们运用于数字全息实验所记录图像和数字再现图像的散斑噪声滤波处理中，然后对这四种算法的处理结果进行评价。结果表明，在数字全息技术中使用SUSAN滤波算法进行处理，既明显抑制了散斑噪声，又有效保证了再现图像信息的完整性。
数字全息 滤波算法 算法比较 散斑噪声 digital holography filtering algorithm algorithm comparison speckle noise
