基于任意相移量的4步相移数字全息新方法

余清婷; 吕晓旭; 张庆生; 刘赣勇

doi:10.3969/j.issn.1001-3806.2009.04.022

基于任意相移量的4步相移数字全息新方法

1.
华南师范大学, 信息光电子科技学院, 广州, 510006

作者简介: 余清婷(1985- ),女,硕士研究生,现主要从事数字全息与相位测量的研究..

通讯作者: 吕晓旭, xiaoxulv48@sina.com ;

基金项目:
国家自然科学基金资助项目(60747001;60877070)
中图分类号: 0438.1

A new method of four-step phase-shifting digital holography based on arbitrary phase shifts

1.
School of Information Photoelectric Science and Engineering, South China Normal University, Guangzhou 510006, China

Corresponding author: ZHANG Qing-sheng, xiaoxulv48@sina.com ;

CLC number: 0438.1

摘要: 为了研究相移数字全息中的相移量计算问题,从菲涅耳衍射和全息理论出发,对相移离轴无透镜傅里叶变换数字全息的记录和再现进行了分析,推导了基于任意相移量的4步相移数字全息图的光场表达式,提出了一种利用相位相减计算任意相移量的新方法,并进行了相应的实验验证,得到了预期效果。结果表明,该方法与传统的4步相移方法相比,不需要对相移器进行严格标定,也能有效地消除数字全息再现光场中的0级衍射和共轭像,提高再现像的信噪比,因此,这对降低测量系统的复杂性,促进4步相移数字全息的发展是有帮助的。
- 全息 /
- 数字全息 /
- 相位相减 /
- 相移技术 /
- 傅里叶变换
Abstract: In order to study the problem of calculating phase shifts in the phase-shifting digital holography,the recording and reconstructing principle of phase-shifting off-axis lenless Fourier transform digital holography was analyzed based on the Fresnel diffraction and holographic theory.Then the complex field expression of four-step phase-shifting digital hologram based on arbitrary phase shifts was deduced.A new method was proposed to calculate arbitrary phase shifts by means of phase subtraction.The experimental results show that compared with the conventional method of four-step phase-shifting,it is not necessary to calibrate phase-shifting devices strictly with this method.The zero-order diffraction and the conjugate image are also eliminated effectively and the ratio of signal to noise is similarly improved.Therefore,the method contributes to the reduction of the complicacy of the measure system and the promotion of the development of four-step phase-shifting digital hologram.
- holography /
- digital holography /
- phase subtracting /
- phase-shifting technology /
- Fourier transform

[1]	GOODMAN J W,LAWRENCE R W.Digital image formulation from electronically detected hologram[J].A P L,1967,11(3):77-79.
[2]	WANG H Y,WANG D Y,XIE J J,et al.Study of the reconstructing methods of the digital off-axis lens-less Fourier transform hologram[J].Laser Technology,2007,31(3):288-290(in Chinese).
[3]	DEMOLI N,DEMOLI I.Measuring surface vibrations of musical instruments using an inexpensive digital holography device[J].Opt Engng,2005,44(9):090502/1-090502/3.
[4]	LAI S C,NEIFELD M A.Digital wavefront reconstruction and its application to image encryption[J].Opt Commun,2000,178(6):283-289.
[5]	KREIS T,ADAMS M,JUPTNER W.Digital in-line holography in particle measurement[J].SPIE,1999,3744:54-64.
[6]	KIM D,JAVIDI B.3-D object recognition using single exposure on-line digital holography[J].SPIE,2006,6027:1-7.
[7]	YAMAGUCHI I,KATO J I,OHTA S,et al.Image formation in phase-shifting digital holography[J].Proc SPIE,2000,4101:330-338.
[8]	YANY F J,HE X Y.Two-step phase-shifting fringe projection pro-filometry:intensity derivative approach[J].Appl Opt,2007,46(29):7172-7178.
[9]	HUANG P S,ZHANG S.Fast three-step phase-shifting algorithm[J].Appl Opt,2006,45(21):5086-5091.
[10]	WANG H J,WANG Zh,ZHAO H,et al.Research on effects of phase error in phase-shifting interferometer[J].SPIE,2007,6723:1-6.
[11]	QIAN K,WU X P.Theoretical analysis of stoilov algorithm in phase shifting interferometry[J].Optical Technique,2001,27(1):13-16(in Chinese).
[12]	LU X X,ZHANG Y M,ZHONG L Y,et al.Analysis and experiment of phase-shifting coaxial lensless Fourier digital holography[J].Acta Optica Sinica,2004,24(11):1511-1515(in Chinese).
[13]	LUO Y L,LU X X,ZHU Y,et al.Real-time high accuracy phase-shifting calibrating method based on one-dimensional spatial digital correlation[J].Journal of Chinese Lasers,2005,32(8):1117-1122(in Chinese).
[14]	ZHONG L Y,ZHANG Y M,LU X X,et al.Some quantitative analysis about digital holographic reconstructed image[J].Journal of Chinese Lasers,2004,31(5):570-574(in Chinese).
[15]	YUAN C J,ZHONG L Y,WANG Y P,et al.The analysis of off-axis digital holographic recording conditions[J].Laser Technology,2004,28(5):482-484(in Chinese).
[16]	YU M W.Optical holography and its application[M].Beijing:Beijing University of Science and Technology Press,1996:74-84(in Chinese).
[17]	KREIS T.Digital holographic interference-phase measurement using the Fourier-transform method[J].J O S A,1986,A3(6):847-855.

[1]	侯瑞宁 . 希尔伯特变换在同轴数字全息再现中的应用. 激光技术, 2013, 37(3): 362-364. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2013.03.021
[2]	高亚飞 , 郭海军 , 宋修法 , 于梦杰 , 王华英 . 基于希尔伯特变换的数字全息位相重构技术. 激光技术, 2015, 39(2): 266-269. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2015.02.025
[3]	位文广 , 韩俊鹤 , 付玉洲 . 一种两步相移数字全息的设计与实验验证. 激光技术, 2020, 44(1): 86-90. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.01.015
[4]	裴闯 , 蒋晓瑜 , 王加 , 宗艳桃 . 基于迭代傅里叶变换的3维全息图计算新方法. 激光技术, 2013, 37(3): 347-352. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2013.03.018
[5]	王红霞 , 盛兆玄 , 赵玮 , 李育新 . 全息透镜傅里叶变换特性分析. 激光技术, 2005, 29(4): 401-403,436.
[6]	吕晓旭 , 钟丽云 , 黄守江 , 李川 , 杨齐民 , 佘灿麟 . 全息相移技术用于物体的三维面形测量. 激光技术, 2002, 26(1): 50-52.
[7]	张庆生 , 吕晓旭 , 余清婷 , 刘赣勇 . 基于灰度相关的数字全息孔径合成方法. 激光技术, 2009, 33(3): 276-278,282.
[8]	张中恒 , 李重光 , 李靖哲 , 缪正祥 , 刘营 . 无透镜傅里叶变换数字全息中的相位补偿. 激光技术, 2013, 37(5): 596-600. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2013.05.008
[9]	杜源 , 张永安 , 钱晓凡 , 胡振华 . 利用混合编程实现实时数字全息再现系统设计. 激光技术, 2011, 35(6): 841-843,848. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.06.031
[10]	王华英 , 王大勇 , 谢建军 , 陶世荃 . 数字离轴无透镜傅里叶变换全息重建方法研究. 激光技术, 2007, 31(3): 288-290,294.
[11]	秦怡 , 王志鹏 , 李根全 . 部分相干光数字全息消色差相移技术研究. 激光技术, 2012, 36(3): 424-427.
[12]	陈翠茹 , 王华英 , 赵宝群 , 王学 , 朱巧芬 , 王杰宇 , 王文健 , 雷家良 . 基于UMnet的数字全息相位解包裹. 激光技术, 2023, 47(1): 73-79. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2023.01.011
[13]	胡振华 , 伏云昌 , 张永安 , 杜源 . 组件对象模型技术在数字全息中的应用. 激光技术, 2011, 35(5): 586-588. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.05.003
[14]	王占亮 , 张永安 , 钱晓凡 . 数字全息和拉东变换重构温度场的研究. 激光技术, 2011, 35(5): 589-592. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.05.004
[15]	简献忠 , 张晗 , 范建鹏 , 周志刚 . 基于FPGA技术的计算全息研究. 激光技术, 2012, 36(1): 26-28,32. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.01.008
[16]	王亮 , 冯少彤 , 聂守平 , 黄飞 . 基于多次滤波技术的单次曝光三维物体数字全息. 激光技术, 2007, 31(4): 354-357.
[17]	魏亚运 , 周昕 , 王梦婷 , 呼有军 . 基于光学扫描全息测量相位物体的相位分布. 激光技术, 2016, 40(6): 820-824. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2016.06.010
[18]	戴欣冉 , 钱晓凡 , 徐天杰 . 同轴菲涅耳全息中提取相位的算法. 激光技术, 2014, 38(2): 172-176. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2014.02.006
[19]	周效东 , 汤伟中 , 周文 . 全光纤全息技术的研究与实现. 激光技术, 1995, 19(2): 115-118.
[20]	王霄 , 季进清 , 张惠中 , 刘会霞 . 基于全息技术的激光透射塑料焊接研究. 激光技术, 2008, 32(5): 510-512.

点击查看大图

计量

文章访问数: 4300
HTML全文浏览量: 702
PDF下载量: 171
被引次数: 0

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

留言板

基于任意相移量的4步相移数字全息新方法

作者简介: 余清婷(1985- ),女,硕士研究生,现主要从事数字全息与相位测量的研究..

通讯作者: 吕晓旭, xiaoxulv48@sina.com ;

A new method of four-step phase-shifting digital holography based on arbitrary phase shifts

Corresponding author: ZHANG Qing-sheng, xiaoxulv48@sina.com ;

计量

基于任意相移量的4步相移数字全息新方法

通讯作者: 吕晓旭, xiaoxulv48@sina.com;

作者简介: 余清婷(1985- ),女,硕士研究生,现主要从事数字全息与相位测量的研究.

English Abstract

A new method of four-step phase-shifting digital holography based on arbitrary phase shifts

Corresponding author: ZHANG Qing-sheng, xiaoxulv48@sina.com

全文HTML

目录

留言板

基于任意相移量的4步相移数字全息新方法

作者简介: 余清婷(1985- ),女,硕士研究生,现主要从事数字全息与相位测量的研究..

通讯作者: 吕晓旭, xiaoxulv48@sina.com ;

A new method of four-step phase-shifting digital holography based on arbitrary phase shifts

Corresponding author: ZHANG Qing-sheng, xiaoxulv48@sina.com ;

计量

出版历程

基于任意相移量的4步相移数字全息新方法

通讯作者: 吕晓旭, xiaoxulv48@sina.com;

作者简介: 余清婷(1985- ),女,硕士研究生,现主要从事数字全息与相位测量的研究.

English Abstract

A new method of four-step phase-shifting digital holography based on arbitrary phase shifts

Corresponding author: ZHANG Qing-sheng, xiaoxulv48@sina.com

全文HTML

目录