一、激光应用与全息术和光学信息处理（论文文献综述）
邸江磊,唐雎,吴计,王凯强,任振波,张蒙蒙,赵建林[1]（2021）在《卷积神经网络在光学信息处理中的应用研究进展》文中研究表明近年来,深度学习技术的爆发式发展引领了机器学习的又一次浪潮。深度神经网络具备抽象特征的高效识别与提取能力、强大的非线性拟合能力、抗干扰鲁棒性及非凡的泛化能力,被广泛应用于自动驾驶、目标识别、机器翻译、语音识别等领域。最近几年,卷积神经网络（CNN）在光学信息处理中获得广泛应用,本文介绍CNN的基础概念和结构构成,回顾其在数字全息术、条纹分析、相位解包裹、鬼成像、傅里叶叠层成像、超分辨显微成像、散射介质成像、光学层析成像等领域的最新应用进展,评述CNN在光学信息处理中的典型应用特点,最后分析CNN应用于光学信息处理中的不足,并展望其未来发展。
张润南,蔡泽伟,孙佳嵩,卢林芃,管海涛,胡岩,王博文,周宁,陈钱,左超[2]（2021）在《光场相干测量及其在计算成像中的应用》文中研究表明光场的相干性是定量衡量其产生显着的干涉现象所具备的重要物理属性。尽管高时空相干性的激光已成为传统干涉计量与全息成像等领域不可或缺的重要工具,但在众多新兴的计算成像领域（如计算摄像、计算显微成像）,降低光源的相干性,即部分相干光源在获得高信噪比、高分辨率的图像信息方面具有独特优越性。因此,部分相干光场的"表征"与"重建"两方面问题的重要性日益凸显,亟需引入光场相干性理论及相干测量技术来回答计算成像中"光应该是什么"和"光实际是什么"的两大关键问题。在此背景下,系统地综述了光场相干性理论及相干测量技术,从经典的关联函数理论与相空间光学理论出发,阐述了对应的干涉相干测量法与非干涉相干恢复法的基本原理与典型光路结构;介绍了由相干测量所衍生出的若干计算成像新体制及其典型应用,如光场成像、非干涉相位复原、非相干全息术、非相干合成孔径、非相干断层成像等;论述了相干测量技术现阶段所面临的问题与挑战,并展望了其未来的发展趋势。
张熙[3]（2021）在《透射式K空间变换成像技术研究》文中研究指明三维成像技术在当代社会应用广泛,在信息和生命科学领域中尤为突出。物体的三维信息对于人们正确认识和探知其结构、三维形貌等具有重要意义。随着近年科学技术水平的飞速发展,人们对提取物体三维信息的能力的需求也日益增长。现代三维成像也逐步向着高分辨、记录彩色图像、动态成像的趋势不断发展,对传统三维成像技术不断提出了新的挑战。近年来,人们相继开发出许多全新的三维成像技术,其中包括全息术、激光扫描共聚焦显微镜、光学相干层析术等。而在这之中,数字全息技术由于其自身独特的成像特点和优势,被广泛应用于各种三维成像领域中。由于数字全息技术可以重建记录面的光场复振幅,并通过数值衍射传播到待测物体平面,从而获得物体表面的光场分布。但是对于高透过率的弱散射型样品,传统数字全息术不能实现对物体不同深度进行层析成像,而近年来新发展的多种数字全息三维成像技术都或多或少的存在结构复杂、成像速度慢的缺点。因此,为了克服目前数字全息三维成像技术中上述的诸多劣势,本文设计提出了一种与传统三维成像技术原理完全不同的透射式K空间变换三维成像方法,仅需单波长照明和一维方向运动扫描即可实现对三维物体的层析成像,极大简化了光学系统结构并且显着加快了成像速度。本文提出的透射式K空间变换三维成像技术利用片状照明光对物体进行照明,引入参考光和物体透射光波进行干涉并记录离轴全息图,采用传统数字全息技术对透射光的空间频谱进行重建后,利用高通滤波法将频谱中的零级衍射光分量滤除,再通过K空间变换将空间频谱转换到另一平面,对其做反傅里叶变换得到该平面的空间分布。将物体沿横向进行一维扫描并组合就可以重建出整个物体的层析像。基于本文提出的透射式K空间变换三维成像方法,分析了其基本原理和特性,分别利用数值模拟和实际实验证实了该方法的可行性,对其中引入的高通滤波法进行分析和特性说明,并从实验数据中得到成像系统的横向、纵向和轴向分辨率分别为31.3um、44.2um和1mm左右,定量测量了搭建的透射式K空间变换三维成像系统的分辨能力。由于该方法能够使用透射光进行三维层析成像,由此可推广到X射线成像和其它短波长测量中,并且由于采用一维方向的线扫描方式,因此可以实现快速三维成像,在研究样品内部三维结构信息和生物动态观测成像中具有潜在的应用价值。
牟真[4]（2021）在《透射超表面功能元件设计与光波前调控的研究》文中指出折射、衍射和偏振等经典光学效应通常需要借助透镜、波片和偏振片等传统光学元件完成在光传输路径上的光场相位、偏振和振幅的积累实现。为达到光场调控的目的,传统光学元件通常体积比较大。大尺寸的传统光学元件显然无法满足现代光学对于元件小型化和集成化的需求。而结构超薄紧凑的超表面光学元件有着相比传统的光学元件更易于集成的优势。超表面可在界面上引起相位的突变,这使得在界面上操控透射光或反射光的相位、振幅和偏振成为可能,这也为设计和制造新的平面光学元件打开了大门,因此超表面光学元件的研究引起广泛关注。超表面有着超薄紧凑的结构、强大的光操控能力和自由度高的优点,在电磁隐身、超分辨成像、光学微操控、光学加工等方面有广阔的应用前景。为此超表面功能元件的设计现已成为纳米光子学领域的研究热点。基于超表面设计各种微光学元件对促进超表面的广泛使用有着重要的科学意义和应用价值。本论文以光学透射超表面为基础,基于超表面相位调制设计了多种超表面微光学元件,研究实现超表面对光场波前的有效调控。论文的创新性工作包括如下三个方面:一是提出了指导超表面等离涡旋发生器设计的理论;二是设计了基于Fresnel全息的超表面阵列照明器;三是设计了基于全息超表面的涡旋结构光发生器。本文设计的透射超表面微光学元件具有结构紧凑、制作方便、使用简单和功能灵活可控的优势,对拓展超表面光学元件设计及其应用产生重要影响。论文的具体内容安排如下:第一章是论文的绪论部分。绪论介绍了超表面的研究背景和现状以及本论文要展开的工作。由于超表面光学元件的设计主要依赖于超表面对光场的相位调制,本章首先根据相位调控手段的不同介绍了各类光学超表面,分析了包括超透镜、超表面涡旋光发生器以及超表面全息图等由超表面构建的光学功能元件的设计及其光学性能,超表面微光学元件的优异性能充分说明设计与研究超表面微光学元件的物理意义。第二章介绍了提出的基于纳米孔设计等离涡旋发生器的统一理论。鉴于表面等离涡旋在超分辨成像和光学微操控中的广泛应用,为了给出超表面等离涡旋发生器设计的理论指导,本章通过偶极子的辐射模型对表面等离子激元的传播进行了理论分析,给出了线偏振光和圆偏振光照明下各向异性单元的透射场的解析表达式,形成了设计表面等离涡旋发生器的统一理论。多种表面等离涡旋发生器的实例验证了所提出的理论的有效性。该理论也可推广至反射型等离涡旋发生器的设计,因此这一工作对高效等离涡旋的产生和应用推广奠定了坚实基础。第三章介绍了基于Fresnel全息原理设计的超表面阵列照明器,并由此调控光场的空间分布形成可控阵列光斑输出。鉴于阵列照明器在光功率分配、光计算、光互连和光通信中的实际应用,为获得高精度的阵列光斑,本章基于全息超表面设计了超表面阵列照明器。超表面全息的信息来自目标图案二值化后的Fresnel全息图,超表面对光场的相位调控源自于转动的纳米矩形孔引入的几何相移。通过合理的空间布局,构建阵列照明器的超表面结构,并在圆偏振光照明下形成微米尺度的阵列光斑。我们提出的超表面阵列照明器具有超薄的厚度、紧凑的结构、较高的分辨率和易于制作等优点,为集成化阵列照明器的应用提供了重要依据。第四章介绍了基于全息超表面设计的涡旋结构光发生器,可实现复杂螺旋相位波前与偏振可控输出。类似于拉盖尔-高斯光束的光场振幅和相位分布,涡旋结构光场也是由多个同心的圆环组成,各区域内相位沿角向线性增加2π的整数倍。不同的是各区域内相位增加的2π的整数可以是相同的,也可以是不同的。本章介绍了这种涡旋结构光的分布特征,基于菲涅尔全息技术设计的超表面结构以及产生的多种涡旋结构光。涡旋结构光具有特定的振幅与相位分布,对光学超表面设计提出了很高的要求,但仿真和实验结果有力的验证了我们设计的结构光发生器良好的光学性能。这种涡旋结构光发生器为设计结构光场提供了有力工具,可用于光学微操控和粒子筛选。第五章是论文全文的总结和展望。本章总结了论文的主要工作以及利用相应方法开展的其他工作,指出了创新点和论文中存在的不足。最后给出了论文下一步的工作计划。
王世荣[5]（2021）在《物体表面三维形貌的数字全息精确测量方法研究》文中进行了进一步梳理随着生命科学、机械微加工、微电子和材料科学等领域的快速发展,对三维物体的几何特征测量提出了更高的要求,迫切需要高分辨率、快速及高精度的测量手段。在光学测量领域中,数字全息技术是基于干涉记录和衍射再现的一种三维信息表达技术,它可以较好的记录物体的波前信息,能够满足上述要求的同时还具有合理的灵敏度和动态测量范围,是一种较为理想的物体三维形貌测量技术。本文采用理论分析、计算机模拟和实验验证相结合的方法,围绕物体表面三维形貌的数字全息测量方法进行研究。在对数字全息形貌测量的国内外研究现状进行总结和分析时发现,激光的波长、照明角度以及观察方向等因素都会对相位产生影响,但目前的方法大多基于多波长、旋转照明光的方法,改变观察矢量的方法在数字全息形貌测量中未见报道。根据数字全息重建相位与物体表面高度的几何关系,建立了数字全息三维形貌测量的数学模型,提出了通过旋转CCD改变观察矢量的三维形貌测量方法。该方法在数字全息记录时,通过精密旋转台以微小角度旋转CCD,记录下两幅不同观察矢量的单波长数字全息图,将重建相位差解包裹并减去倾斜分量后,代入相位差和高度的关系方程便可得到物体的表面三维形貌信息。首先对研究方法进行了详尽的理论分析和数值仿真计算;然后给出了一种能够将CCD接收面校准在旋转台转轴上的校准方法,基于离轴数字全息术设计了两种改变观察矢量的采集方案,一种是单CCD旋转的两次拍摄方案,一种是双CCD的单次实时拍摄方案;最后搭建旋转单CCD的实验光路对半径16mm的半球状工件进行数字全息形貌测量,所得计算结果与物体真实值具有很好的一致性,实验验证了所提基于旋转CCD的数字全息形貌测量方法的可行性和准确性。作为所提方法的应用推广,对生物医学领域用的假牙牙冠表面进行形貌测量实验,测量结果很好地反映了假牙牙冠表面的轮廓信息,可为牙医在进行修补牙齿以及制作假牙的过程中提供指导。
覃日康[6]（2020）在《基于时空扫描数字全息的活体洋葱细胞内部组织显微成像研究》文中提出细胞作为生物体的基本结构和功能单位,是生命科学中一个重要的研究课题,活体生物细胞新陈代谢过程中内部结构组织的运动变化更是现在生物医学的研究热点。大部分的生物细胞为透明或半透明的相位型物体,而传统的光学成像方法只能记录物体的振幅信息,因此无法有效的对生物细胞进行成像。数字全息作为一种新型的成像技术,具有高灵敏、高分辨率以及快速、无损测量等优点,可广泛应用于医学诊断及微结构检测等领域。另外,将数字全息成像技术与微流控技术相结合可以有效的应用到医学检测和血液检测中。与传统的光学成像相比,数字全息除了能获得物体的振幅信息外还能获得物体的相位信息,在处理相位物体时具有极大的优势。与传统的光学全息成像相比,数字全息成像技术的图像存储、再现和传输非常方便灵活,能够实现对物体相位信息的快速处理和数值分析,而通过记录的相位信息能够反映出物体的内部结构和折射率分布。因此,利用数字全息成像技术能够有效快速对活体生物细胞进行非侵入、无损害的显微相位成像。本论文基于时空扫描成像方法研究了活体洋葱细胞在其生命周期的自然衰亡期间细胞内部组织的运动变化。论文第一部分,对时空扫描数字全息方法的成像分辨率和视场特性进行了实验研究。首先,在离轴数字全息成像系统中,利用载物平移台带动空间分辨率板进行水平移动,并通过将平移台的移动速度与成像系统中面阵CCD的采集速度匹配,实现待测物的时空扫描全息记录。然后,利用Matlab将CCD上记录的扫描全息图按照时间顺序进行拼接,得到时空扫描合成全息图。进一步,通过四步相移法消除合成全息图频谱中的干扰项,并利用数字全息再现算法对相移的合成全息图进行数值再现。研究结果表明,由于时空扫描方法的拼接过程中,将x-y分布的全息图取其列向按时间序列拼接,构成y-t分布的合成全息图,因此合成全息图中扫描方向的视场可以通过加长扫描时间而得到扩展。将时空扫描合成全息图的重建结果与分辨率板静止状态下的重建图像相比较,可以明显看出合成全息图的重建结果在扫描方向上具有更高的成像分辨率。论文的第二部分内容是,结合数字全息显微成像技术和时空扫描数字全息对活体生物细胞进行宽视场、高分辨率的显微相位成像。首先,实验验证了时空扫描数字全息与数字全息显微成像技术相结合能够有效扩展视野范围和提高图像分辨率;然后,在一段时间中对活体洋葱细胞样品持续进行多组次的扫描记录,将扫描记录的全息图拼接为合成全息图后进行数值重建,得到活体洋葱细胞的动态相位图。不同时间段内所得到的合成全息图的相位重建成像,展示出活体洋葱细胞在自然衰亡过程中细胞内部组织结构的运动变化;并且,在部分洋葱细胞样品的重建相位图中,呈现出细胞脱水产生的质壁分离现象。实验结果表明,时空扫描成像方法能够有效的扩展视场范围,优化成像分辨率,且非常适合应用于对活体生物细胞内部组织的实时成像。
王仁德[7]（2020）在《光学扫描全息系统中的边缘特征提取技术研究》文中提出数字全息技术的提出使得精准捕获物体的三维图像成为了可能。光学扫描全息技术是一种特殊的基于单像素记录的非相干数字全息技术,该技术以光学扫描的方式获得物体的信息,用单像素光电传感器代替电荷耦合器件将光信号转换成电信号。使系统不在受限于三维物体的大小和分辨率,能够捕获宏观和微观的数字全息图,以及高精度的荧光生物标本。可以广泛的应用于光学遥感、干涉计量、生物医学、形貌检测等领域。边缘特征是图像最基本的特征之一,实现边缘特征的提取可以有效地应用于图像分割、图像识别、图像匹配等领域。常用的边缘提取算子,在提取图像的边缘特征时,受到计算机等设备的限制,难以实现实时检测。在光学扫描全息中通过光学的方式直接获得物体的边缘信息,通过数字重建可以免去复杂的算法,直接得到物体的边缘特征,消除了复杂的边缘提取算子带来的时间损耗。基于以上分析,本文对光学扫描全息在非相干模式下的边缘特征提取技术进行了研究,实现了对二维和三维物体选择性边缘提取的功能。本文首先详细的论述光学扫描技术的理论基础和数学模型,然后着重阐述光学扫描中的边缘特征提取技术。接着研究光学扫描全息中的双光瞳外差扫描系统,为了在光学扫描全息中实现对二维和三维物体的边缘提取,对外差扫描系统中的两个光瞳做出改进,提出了基于环形光瞳实现选择性边缘提取的方法。分析了环形光瞳中的归一化半径对二维物体边缘特征提取的影响,介绍了“单线型”和“双线型”边缘提取的方法,并对环形光瞳在三维物体的断层边缘提取技术中的效果进行分析。然后在环形光瞳的基础上,对于三维物体断层成像中的离焦噪声,提出环形光瞳和随机相位光瞳相结合的光学扫描全息系统。该系统可以在三维物体的边缘特征提取中去除离焦噪声对重建断层的影响。最后研究了基于环形光瞳和随机相位光瞳实现光学扫描全息系统在光学加密领域的应用,实现了对多层图像的并行加密和解密。
齐沛良[8]（2020）在《线偏光全息中再现光偏振特性研究》文中研究表明基于张量的偏光全息理论可以描述任意干涉角度下的偏光全息特性。本文运用该理论研究了基于线偏振光记录的偏光全息的再现特性,并通过实验加以验证。理论和实验结果表明,用任意线偏振光去记录和读取任意线偏振光时,再现光的偏振状态不仅跟记录信号光、参考光及读取参观光的偏振状态有关,还跟材料的介电张量系数以及两记录干涉夹角有关。选择合适的两记录光干涉夹角可以得到比较简单有规律的再线光偏振特性。当两记录光干涉夹角为90°且满足强度响应光栅和偏振响应光栅达到平衡时（当记录参考光为P光时,则不需要满足强度响应光栅和偏振响应光栅达到平衡的条件）,只要读取参考光不与记录参考光偏振方向相互正交,再现衍射光就可以忠实再现记录信号光的偏振状态,且再现衍射光衍射效率与读取参考光偏振方向上的角度和记录参考光偏振方向方向上的角度有关。当读取参观光的偏振方向与记录参考光一致时,再现信号光强最大;当读取参考光与记录参考光偏振方向相互正交时,则出现零再现。当两记录光干涉夹角为0°,且满足强度响应光栅和偏振响应光栅达到平衡时时,再现衍射光的偏振角度依赖于记录信号光偏振角度、读取参考光偏振角度和记录参考光偏振角度。再现衍射光的衍射效率不会随着读取参考光的偏振方向的改变而改变。本研究结果表明偏光全息具有制作偏振光学元件的潜力,可以依此理论设计和制作出用于改变入射光传播方向的偏振起偏器和可旋转线偏振光偏振方向的新型偏光器件。
王球[9]（2019）在《基于超表面的太赫兹全息术研究》文中研究指明由二维亚波长结构组成的超表面具有几乎任意调控电磁波的能力,也为全息术的实现提供了新的可能性。本论文主要通过设计方法、实现手段、成像效果等方面的差异,展示了超表面全息术相对于传统计算全息术的独特优势。相关工作主要在太赫兹波段下展开,主要研究内容如下:1.不同于传统计算全息术中仅可利用相位型或振幅型全息图的设计方式,我们采用多级次相位振幅同时调控的方法,可以直接实现高质量低噪声的超表面全息成像。这种技术还可以同时还原目标像的相位振幅信息,从而在沿着电磁波传播方向上实现了对于全息像连续的平移、拉伸、和旋转操作。2.通过利用仅对于单种圆偏振光响应的平面式手性结构,我们实现了基于圆偏振光的多路复用全息成像技术。此外,我们尝试在单一超表面上实现对于电磁波四个基本属性同时调控与利用,最终实现在两种不同的线偏振状态、两种不同的频率下的多路复用全息成像。3.将相变材料与等离子体超表面相结合,通过对于两种不同结构精巧地设计与排布,利用相位振幅同时调控重现目标像的相位与振幅信息,最终实现了基于温度变化的动态超表面全息成像。4.通过利用超表面技术与全息术方法论,我们分别实现了太赫兹超透镜阵列与工作于在可见光波段的超表面鱼眼透镜。相比与传统的透镜,我们的方案更为紧凑、小巧、轻便,这极大程度地解决了当前透镜的体积大,难以集成等问题。
刘洋[10]（2017）在《数字全息散斑去噪及再现技术的研究》文中研究表明基于传统光学全息,数字全息技术是结合了光电成像技术及计算机技术等相关技术发展起来的一类技术。数字全息术的记录和再现理论沿用了光学全息术,用电荷耦合器件（CCD）或互补金属氧化物半导体（CMOS）代替传统光学全息记录全息干板,采用数字重建记录离散全息数字器件的计算机编程算法。全息图的记录、存储和再现的全过程已经数字化,大大缩短了全息图的再现时间。而且也让远程同步再现全息图成为可能。近年来,数字全息备受国内外研究者关注,涉及的研究非常广泛,主要集中在全息成像理论、再现算法及如何提高再现像精度及提高信噪比等方面。本文归纳总结国内外当前数字全息技术的发展成果,并在此基础上确定了本论文的主要研究内容。本文共有六个章节,大体可分为三个部分,主要内容如下:第一章,第二章是文章的第一部分。第一章综述了数字全息技术的研究背景、发展过程和研究现状,以及本文的研究内容与意义。第二章给出了数字全息用到的光学基础理论知识。详细给出了光的干涉衍射的数学表达,对全息图的记录和再现进行了数学推导。详细说明了数字全息的记录和再现条件。文章第二部分包含第三、四、五章内容。这一部分是文章的主体内容。第三章研究了数字全息的软件再现的数值重建算法,包括菲涅尔变换和卷积两种方法。文章第四章主要针对数字全息图再现像像质的改进进行研究。主要包含软件优化和硬件改进两个部分。文章第五章单独介绍了在数字全息技术中非常重要的一个光学器件——空间光调制器。并就空间光调制器在数字全息实验中的应用给出详细分析。使用相位型空间光调制器能够方便调整数字全息光路中相位信息,在使用强度叠加法抑制散斑噪声有非常大的作用。第六章是本文第三个部分,总结了本论文研究的诸多不足之处,并对后续研究做出规划。本文的创新点主要有:三维再现物体像时,在面对无法避免的数字全息散斑噪声,在传统数字图像处理的基础上,在硬件光路上做出调整。在CMOS前段加入小孔光阑,调节光阑孔径的大小滤除空间高频噪声。在数字全息三维再现时,采用液晶空间光调制器硬件快速再现。
二、激光应用与全息术和光学信息处理（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、激光应用与全息术和光学信息处理（论文提纲范文）
（2）光场相干测量及其在计算成像中的应用（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 光场表征：从相干到部分相干 |
| 2.1 相干光场的复振幅表征 |
| 2.2 部分相干光场的表征 |
| 2.2.1 部分相干光场的关联函数表征 |
| 2.2.2 部分相干光场的相空间表征 |
| 2.3 几何光学近似下的光场表征 |
| 3 光场传输：从相干到部分相干 |
| 3.1 相干光场的传输 |
| 3.2 部分相干光场的传输 |
| 3.3 部分相干光场的相干模式分解 |
| 4 光场测量：从相位测量到相干测量 |
| 4.1 相位测量与相位恢复 |
| 4.2 相干测量与相干恢复 |
| 4.2.1 干涉相干测量 |
| 4.2.2 非干涉相干恢复 |
| 4.2.3 非干涉相干采样 |
| 4.3 光场成像与计算光场成像 |
| 4.3.1 光场直接采样 |
| 4.3.2 基于光强传输的计算光场成像 |
| 5 基于相干测量的计算成像新体制 |
| 5.1 光场成像与显微 |
| 5.2 非干涉相位复原 |
| 5.3 非相干全息术 |
| 5.4 散斑相关穿透散射介质成像 |
| 5.5 非相干合成孔径 |
| 5.6 非相干断层成像 |
| 6 相干测量的典型应用 |
| 6.1 生物显微成像 |
| 6.2 计算摄影 |
| 6.3 光束表征 |
| 6.4 光学测量 |
| 6.5 远场被动探测 |
| 6.6 无透镜成像 |
| 7 相干测量技术所面临的问题与挑战 |
| 7.1 时空相干性耦合情况下问题的复杂性 |
| 7.2 重要科学意义与有限实用价值间的矛盾性 |
| 7.3 从低维数据采样到高维相干函数重建的病态性 |
| 7.4 高维海量数据采集运算及其存储的挑战性 |
| 8 总结与展望 |
（3）透射式K空间变换成像技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 三维成像技术的国内外研究现状 |
| 1.2.1 光学相干层析成像 |
| 1.2.2 结构光照明三维成像技术 |
| 1.2.3 光片显微 |
| 1.2.4 光学全息 |
| 1.3 本论文的主要工作 |
| 第二章 光场衍射理论及计算基础 |
| 2.1 标量衍射理论基础 |
| 2.2 基尔霍夫衍射理论 |
| 2.3 角谱衍射理论 |
| 2.4 菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射 |
| 2.4.1 菲涅尔衍射 |
| 2.4.2 夫琅禾费衍射 |
| 2.5 柱透镜的傅里叶变换性质 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 全息成像与K空间变换理论 |
| 3.1 光学全息的理论 |
| 3.1.1 波前记录 |
| 3.1.2 波前再现 |
| 3.2 数字全息的理论 |
| 3.2.1 数字全息的记录 |
| 3.2.2 数字全息的再现 |
| 3.3 数字全息重建图像的特点 |
| 3.4 K空间变换成像的理论 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 透射式K空间变换三维成像技术的研究 |
| 4.1 K空间变换成像的特性分析 |
| 4.2 K空间变换成像的计算模拟验证 |
| 4.3 模拟环境下透射模式成像的影响研究 |
| 4.4 实验验证 |
| 4.4.1 透射式K空间变换数字全息三维成像技术的实验光路 |
| 4.4.2 对双面刻蚀的玻璃样品的实验验证 |
| 4.4.3 对生物样品的实验验证 |
| 4.4.4 对成像系统分辨率的分析研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 论文总结 |
| 5.2 创新点说明 |
| 5.3 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录: 作者在攻读硕士学位期间发表的论文 |
（4）透射超表面功能元件设计与光波前调控的研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 超表面的研究背景与意义 |
| 1.2 超表面对光场的相位调控 |
| 1.3 基于超表面设计的微光学元件 |
| 1.4 本文的主要工作和创新点 |
| 第二章 表面等离涡旋产生的统一理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 表面等离涡旋产生的物理机理 |
| 2.3 纳米矩形孔激发的表面等离激元 |
| 2.4 表面等离涡旋发生器的结构设计及光学性能 |
| 2.5 高阶表面等离涡旋发生器的设计级光学性能 |
| 2.6 小结 |
| 第三章 基于Fresnel全息的超表面阵列照明器 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 Fresnel全息超表面阵列照明器的设计原理 |
| 3.3 超表面阵列照明器性能的数值模拟 |
| 3.4 超表面阵列照明器性能的实验验证 |
| 3.5 复杂阵列的超表面阵列照明器 |
| 3.6 小结 |
| 第四章 基于全息超表面的涡旋结构光发生器 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 全息超表面涡旋结构光发生器的理论基础 |
| 4.3 超表面涡旋结构光发生器工作性能的数值模拟 |
| 4.4 超表面涡旋结构光发生器性能的实验验证 |
| 4.5 本章总结 |
| 第五章 全文总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 论文的不足与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及获得的奖励 |
| 致谢 |
（5）物体表面三维形貌的数字全息精确测量方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 论文的研究意义与目的 |
| 1.2 数字全息技术概况 |
| 1.2.1 数字全息术的发展 |
| 1.2.2 数字全息术的特点 |
| 1.3 数字全息形貌测量的研究与发展现状 |
| 1.3.1 数字全息形貌测量国外研究概况 |
| 1.3.2 数字全息形貌测量国内研究概况 |
| 1.3.3 数字全息形貌测量研究热点与存在问题 |
| 1.4 论文主要内容及章节安排 |
| 1.4.1 本文主要研究内容 |
| 1.4.2 本文章节安排 |
| 第二章 数字全息技术原理 |
| 2.1 数字全息记录与再现 |
| 2.1.1 数字全息记录 |
| 2.1.2 数字全息再现 |
| 2.2 数字全息再现算法 |
| 2.2.1 菲涅耳变换算法 |
| 2.2.2 角谱法 |
| 2.2.3 FIMG4FFT波前重建法 |
| 2.3 相位信息的获取 |
| 2.4 数字全息中零级光和共轭光的消除 |
| 2.4.1 数字全息图中零级光的消除 |
| 2.4.2 频域滤波法消除零级光和共轭光 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 数字全息形貌测量方法研究 |
| 3.1 数字全息三维形貌测量原理 |
| 3.1.1 重建相位与物体表面高度关系 |
| 3.1.2 双波长形貌测量方法 |
| 3.1.3 倾斜照明光形貌测量方法 |
| 3.2 基于旋转CCD的数字全息形貌测量理论分析 |
| 3.2.1 基本原理 |
| 3.2.2 倾斜分量消除 |
| 3.3 基于旋转CCD的数字全息形貌测量模拟分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于旋转CCD的数字全息形貌测量实验 |
| 4.1 CCD与旋转台位置校正 |
| 4.2 实验方案设计 |
| 4.2.1 单CCD采集方案设计 |
| 4.2.2 双CCD实时采集方案设计 |
| 4.3 实验结果与分析 |
| 4.3.1 半球状工件形貌测量实验 |
| 4.3.2 假牙形貌测量实验 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 攻读硕士学位期间的研究成果 |
（6）基于时空扫描数字全息的活体洋葱细胞内部组织显微成像研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 分辨率优化特性研究现状 |
| 1.3 基于数字全息的生物细胞研究现状 |
| 1.4 本论文研究内容 |
| 第2章 数字全息成像原理及分辨率优化理论基础 |
| 2.1 数字全息的全息图记录和数值再现 |
| 2.1.1 数字全息的波前记录 |
| 2.1.2 数字全息的数值再现 |
| 2.1.3 三种数字全息再现算法 |
| 2.1.4 数字全息成像系统的分辨率 |
| 2.2 时空扫描数字全息成像方法基本原理 |
| 2.2.1 时空扫描方法的记录过程 |
| 2.2.2 时空扫描中的四步相移 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 时空扫描数字全息成像方法的分辨率优化特性研究 |
| 3.1 时空扫描数字全息成像方法基本原理 |
| 3.1.1 离轴数字全息成像系统 |
| 3.1.2 时空扫描成像方法的扫描记录过程 |
| 3.1.3 时空扫描合成全息图的再现结果 |
| 3.1.4 时空扫描成像方法中四步相移去噪 |
| 3.1.5 时空扫描成像方法重建结果分析 |
| 3.2 时空扫描数字全息显微成像 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 活体生物细胞数字全息显微成像研究 |
| 4.1 数字全息显微成像系统与生物细胞样品的制备 |
| 4.2 洋葱细胞的时空扫描数字全息成像 |
| 4.3 活体洋葱细胞生命进程中内部组织的动态成像 |
| 4.3.1 不同深度位置处合成全息图的重建结果 |
| 4.3.2 细胞核的运动与形态变化 |
| 4.3.3 洋葱细胞样品衰亡过程中的质壁分离现象 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间的学术论文 |
| 致谢 |
（7）光学扫描全息系统中的边缘特征提取技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 全息技术概论 |
| 1.2 光学扫描全息概论 |
| 1.3 光学扫描全息技术的研究进展 |
| 1.4 边缘特征提取技术及其在光学扫面全息中的作用 |
| 1.5 本论文的主要工作 |
| 第二章 光学扫描全息理论 |
| 2.1 数学背景 |
| 2.1.1 二维傅里叶变换 |
| 2.1.2 卷积和相关 |
| 2.2 波动方程和标量衍射理论 |
| 2.2.1 波动方程 |
| 2.2.2 标量衍射理论 |
| 2.3 双光瞳光学外差扫描技术 |
| 2.4 光学传递函数 |
| 2.5 光学扫描全息术原理 |
| 2.5.1 全息图记录 |
| 2.5.2 全息图重建 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 基于环形光瞳的光学扫描全息系统 |
| 3.1 光学扫描全息和边缘特征提取 |
| 3.2 环形光瞳理论 |
| 3.3 各向同性边缘提取 |
| 3.4 各向异性边缘提取 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于环形和随机相位光瞳的光学扫描全息系统 |
| 4.1 光学扫描全息系统中的断层成像技术 |
| 4.2 环形光瞳实现三维物体边缘提取 |
| 4.3 随机相位光瞳实现断层成像 |
| 4.4 环形和随机相位光瞳实现断层边缘提取 |
| 4.5 光学加密特性分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 论文工作总结 |
| 5.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 A 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（8）线偏光全息中再现光偏振特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 课题研究背景 |
| 1.2.1 全息技术 |
| 1.2.2 光的偏振 |
| 1.2.3 偏光全息 |
| 1.2.4 传统的偏光器件 |
| 1.3 国内外研究发展概况及发展趋势 |
| 1.4 章节安排 |
| 第二章 基于张量的偏光全息基础理论 |
| 2.1 光致各向异性记录材料 |
| 2.2 偏光全息中的介电张量分析 |
| 2.3 偏光全息的记录与再现过程 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 偏光全息记录材料制备与测试 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 光致聚合物材料发展历程 |
| 3.3 光致聚合物反应机理 |
| 3.4 偏光全息记录材料的制备 |
| 3.5 线偏光全息实验材料测试 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 线偏光全息中再现光偏振方向的特性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于线偏振的偏光全息的理论分析 |
| 4.3 记录夹角90度时线偏振偏光全息衍射特性研究 |
| 4.3.1 理论分析 |
| 4.3.2 实验装置 |
| 4.3.3 实验结果与讨论 |
| 4.4 记录夹角为0度时线偏振偏光全息衍射特性研究 |
| 4.4.1 理论分析 |
| 4.4.2 实验装置 |
| 4.4.3 实验结果与讨论 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表论文与研究成果清单 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（9）基于超表面的太赫兹全息术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 太赫兹技术简介 |
| 1.1.1 太赫兹波简介 |
| 1.1.2 太赫兹时域光谱系统简介 |
| 1.2 全息术简介 |
| 1.2.1 传统全息术简介 |
| 1.2.2 计算全息术简介 |
| 1.3 超表面简介 |
| 1.3.1 超材料简介 |
| 1.3.2 超表面及超表面类型简介 |
| 1.4 本论文的主要工作 |
| 第2章 基于相位振幅同时调控的超表面全息术 |
| 2.1 研究背景 |
| 2.2 相位振幅同时调控提高全息成像质量 |
| 2.2.1 基于相位振幅同时调控的全息板的设计 |
| 2.2.2 超表面的构建 |
| 2.2.3 超表面全息成像的模拟与实验验证 |
| 2.2.4 宽带特性的探究 |
| 2.3 基于相位振幅同时调控的全息成像纵向操控 |
| 2.3.1 全硅基本结构单元的设计 |
| 2.3.2 全息成像纵向平移的设计与验证 |
| 2.3.3 全息成像纵向拉伸的设计与验证 |
| 2.3.4 全息成像纵向旋转的设计与验证 |
| 2.3.5 大焦深全息成像的探究 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 多路复用超表面全息术 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.1.1 基于偏振选择的超表面全息术 |
| 3.1.2 基于频率选择的超表面全息术 |
| 3.2 基于圆偏振光的多路复用全息成像 |
| 3.2.1 反射式手性基本结构单元设计 |
| 3.2.2 超表面的设计与构建 |
| 3.2.3 基于圆偏振光的多路复用全息成像的实验验证 |
| 3.3 基于线偏振态与频率的多路复用全息成像 |
| 3.3.1 线偏振态与频率多路复用的基本结构单元设计 |
| 3.3.2 超表面的设计与构建 |
| 3.3.3 基于线偏振态与频率的多路复用全息成像的实验验证 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 基于温度控制的动态超表面全息术 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.1.1 可调谐超表面相关研究简介 |
| 4.1.2 动态超表面全息术相关研究简介 |
| 4.2 基于温度控制的超表面全息术 |
| 4.2.1 基于二氧化钒的基本结构单元设计 |
| 4.2.2 二元化动态超表面全息板的设计与制备 |
| 4.2.3 实验验证与结果讨论 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 基于超表面与全息术方法论的透镜设计 |
| 5.1 研究背景 |
| 5.2 基于超表面的太赫兹透镜阵列 |
| 5.2.1 等离子体超表面的设计与实现 |
| 5.2.2 探究超表面透镜的聚焦功能 |
| 5.2.3 探究超表面透镜阵列的波前检测功能与灵活性 |
| 5.3 基于超表面的鱼眼透镜 |
| 5.3.1 双面超表面鱼眼透镜的设计 |
| 5.3.2 基本结构单元的选取 |
| 5.3.3 聚焦效果的理论模拟 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文以及参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（10）数字全息散斑去噪及再现技术的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 数字全息概述 |
| 1.3 数字全息的研究现状 |
| 1.4 本文研究的主要内容与意义 |
| 1.4.1 本论文研究的主要内容 |
| 1.4.2 本论文的意义 |
| 第二章 数字全息基本原理及特性 |
| 2.1 数字全息用到的干涉和衍射理论 |
| 2.1.1 光波前的数学描述 |
| 2.1.2 光波的干涉 |
| 2.1.3 菲涅尔衍射 |
| 2.2 光学全息图的记录与再现 |
| 2.2.1 全息图的记录和再现 |
| 2.2.2 全息图的分类 |
| 2.2.3 数字全息实验记录分析 |
| 2.2.3.1 数字全息的记录和再现的基本模型 |
| 2.2.3.2 离轴数字全息的记录条件分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 数字全息相关数值重建算法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 菲涅尔变换法 |
| 3.3 卷积法 |
| 3.4 两种算法的比较计算模拟及比较 |
| 3.4.1 菲涅尔变换法的计算机模拟 |
| 3.4.2 卷积变换法的计算机模拟 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 数字全息再现像质改进的方法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 软件算法去除直流光改善再现像质量 |
| 4.2.1 频谱滤波法 |
| 4.2.2 空域微分算子处理法 |
| 4.2.3 改进的全息图减平均值法 |
| 4.3 激光散斑形成的原因及分布特性 |
| 4.4 硬件光路改进对散斑抑制的研究 |
| 4.4.1 强度叠加法抑制散斑噪声 |
| 4.4.2 合成孔径法抑制散斑散斑噪声 |
| 4.4.3 实验光路中CMOS前放置小孔光澜对散斑的抑制 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 空间光调制器在数字全息中的应用 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 空间光调制器的工作原理 |
| 5.3 实验应用 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果 |
| 致谢 |
四、激光应用与全息术和光学信息处理（论文参考文献）
- [1]卷积神经网络在光学信息处理中的应用研究进展[J]. 邸江磊,唐雎,吴计,王凯强,任振波,张蒙蒙,赵建林. 激光与光电子学进展, 2021(16)
- [2]光场相干测量及其在计算成像中的应用[J]. 张润南,蔡泽伟,孙佳嵩,卢林芃,管海涛,胡岩,王博文,周宁,陈钱,左超. 激光与光电子学进展, 2021(18)
- [3]透射式K空间变换成像技术研究[D]. 张熙. 江南大学, 2021
- [4]透射超表面功能元件设计与光波前调控的研究[D]. 牟真. 山东师范大学, 2021(12)
- [5]物体表面三维形貌的数字全息精确测量方法研究[D]. 王世荣. 昆明理工大学, 2021(02)
- [6]基于时空扫描数字全息的活体洋葱细胞内部组织显微成像研究[D]. 覃日康. 北京工业大学, 2020(06)
- [7]光学扫描全息系统中的边缘特征提取技术研究[D]. 王仁德. 昆明理工大学, 2020(05)
- [8]线偏光全息中再现光偏振特性研究[D]. 齐沛良. 福建师范大学, 2020(12)
- [9]基于超表面的太赫兹全息术研究[D]. 王球. 天津大学, 2019(01)
- [10]数字全息散斑去噪及再现技术的研究[D]. 刘洋. 上海工程技术大学, 2017(06)