基于光学全息扫描的切片成像

【摘要】：光学全息技术可以记录物体的三维信息。它不仅能记录图像的振幅,也能记录图像的空间相位,并且具有较好的实时性以及高分辨率。光学全息扫描是光学全息技术中的一个热门研究方向,它通过现代的数字信号设备,将物体的三维图像以数字信号的形式记录到计算机里面,将物体的三维信息变为二维的全息图。光学全息扫描在光学测量、显微镜、遥感等方面有着广泛的应用。本论文主要从光学全息扫描的记录、重建理论出发,主要研究提取物体轴向位置信息的算法,并分析不同算法的优缺点,并提出自己的方案并进行实验验证。本文主要从理论分析、Matlab仿真以及实验验证等方式来研究物体的切片成像,具体从以下几个方面进行探究:(1)介绍光学全息扫描的数学以及光学背景的基本理论,引出光学全息扫描的系统的光学传递函数的数学模型。分析光学全息扫描的基本理论,其包括记录和再现两部分。通过Matlab编程的方式,实现光学全息扫描的记录和再现的仿真,并指出在重建算法中存在的问题。(2)介绍维格纳分布函数的基本理论及其几个重要性质,再分析基于相位全息相关性—Wigner Distribution的单层切片成像算法的优缺点,并通过Matlab编程对其进行仿真及分析。通过仿真可知,只有当目标物体在z_1∈(900mm,980mm)处重建的物体作为参考物体时才能取得较好的效果;同时也分析了参考物体的位置对该算法的影响,发现参考物体只有在z_2 ∈(2750mm,6200mm)时才能取得较好的效果。(3)介绍离散余弦变换的基本理论以及离散余弦变换与傅里叶变换相比时离散余弦变换所具有的优劣;分析基于离散余弦变换的光学全息扫描的空间距离提取算法操作步骤及其优缺点;并通过仿真以及实验的方式对该算法进行验证。