數字全息成像的空間頻寬積最佳化與擴展

內容簡介

數字全息成像具有全場、快速、非接觸、三維成像等優勢，廣泛套用於生物醫學和材料科學等領域。《數字全息成像的空間頻寬積最佳化與擴展》針對數字全息成像的空間頻寬積最佳化與擴展方法展開系統研究，內容主要包括：

1. 針對衍射數值計算問題提出了按需採樣的計算策略，並使用非均勻傅立葉變換與chirp z變換建立了準確、靈活、快速的通用衍射計算框架，為數字全息成像提供了有力的算法工具。

2. 基於光柵調製與角度復用，在不增加系統複雜性的基礎上，將單幅離軸全息圖的空間頻寬積利用率提升為原來的3倍。

3. 基於稀疏性約束的疊代最佳化算法成功解決了同軸數字全息的孿生像干擾問題。

4. 基於相空間分析，定量研究了空間頻寬積的空頻分布特性，並提出了基於相空間合成的高空間頻寬積成像方法，實現了數字全息成像系統視場和解析度的同時擴展。

《數字全息成像的空間頻寬積最佳化與擴展》重點研究了相空間這一工具在數字全息成像空間頻寬積的分析與擴展上的強大之處，同時針對數值衍射計算中採樣問題進行了系統研究，發展出了多種適用於不同需求的衍射計算方法。《數字全息成像的空間頻寬積最佳化與擴展》可作為數字全息成像與衍射計算相關領域研究人員的參考書。

第1章緒論

1．1數字全息概述

1．1．1數字全息發展簡史

1．1．2數字全息成像特點與套用場景

1．2數字全息成像原理

1．2．1數字全息光學干涉記錄模式

1．2．2數字全息數值衍射重建算法

1．3數字全息成像的空間頻寬積

1．3．1空間頻寬積

1．3．2空間頻寬積的演化

1．3．3干涉與離散化對空間頻寬積的影響

1．3．4數字全息成像中的空間頻寬積問題與現有解決

方法

1．4問題的提出與本書主要研究工作

第2章數字全息成像中的數值衍射計算方法

2．1傳統方法的問題

2．1．1基於單次傅立葉變換的菲涅耳變換中的非充分頻寬

問題

2．1．2角譜法中過度補零浪費計算空間頻寬積

2．1．3瑞利索末菲卷積中補零的物理解釋

2．2相應解決方案

2．2．1全頻寬傳輸菲涅耳變換法

2．2．2自適應補零角譜法

2．3通用衍射計算框架

2．4本章小結

第3章離軸數字全息空間頻寬積最佳化

3．1離軸數字全息光路結構概述

3．2基於光柵調製的高空間頻寬積利用率離軸數字全息

3．2．1原理分析

3．2．2數學模型

3．2．3仿真與實驗驗證