無透鏡數(shù)字全息成像觀測實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的研制.pdf

1、數(shù)字全息技術(shù)是當(dāng)今科研領(lǐng)域研究的一個(gè)熱門方向。無透鏡數(shù)字全息是對傳統(tǒng)的數(shù)字全息成像的一個(gè)改進(jìn)，它在簡化光路的同時(shí)保證了全息圖的效果。特別是在細(xì)胞觀測、微流控等領(lǐng)域具有很高的實(shí)用價(jià)值。當(dāng)前對無透鏡數(shù)字全息成像的研究較少，少數(shù)的無透鏡數(shù)字全息成像實(shí)驗(yàn)研究雖然能得到較好的成像效果，但對與成像效果至關(guān)重要的條件（如光源顏色、波長、光源到光電傳感器距離等）缺乏規(guī)律性的總結(jié)，給應(yīng)用帶來了不便。此外，市面上也還沒有將數(shù)字全息重建與圖像處理相結(jié)合的軟件

2、，可以實(shí)現(xiàn)如全息圖的重建、再現(xiàn)像的特征提取、測量、分割等對于細(xì)胞觀測比較重要的功能?，F(xiàn)有方法對圖像的處理往往通過Matlab來進(jìn)行，效率低、操作步驟不夠直觀，且難以實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。
　　基于此，本文搭建了無透鏡數(shù)字全息成像的硬件裝置，利用VisualC++開發(fā)了相應(yīng)的圖像處理軟件，最終形成一個(gè)完整的無透鏡數(shù)字全息觀測實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并對無透鏡數(shù)字全息成像的成像條件進(jìn)行了探索。
　　本文完成的工作內(nèi)容包括以下三個(gè)方面：
　?、賹?shù)

3、字全息重建算法進(jìn)行了深入研究，并選擇卷積重建算法作為全息圖的重建算法，在驗(yàn)證了該算法的準(zhǔn)確性之后，采用VisualC++開發(fā)了一套無透鏡數(shù)字全息采集與處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字全息圖的采集、重建和圖像的濾波、變換分割、形態(tài)學(xué)處理等功能。同時(shí)本系統(tǒng)可移值、可擴(kuò)展，并且操作簡便、界面美觀。
　?、谠O(shè)計(jì)并搭建了實(shí)驗(yàn)裝置平臺(tái)，通過步機(jī)電機(jī)和傳感器與無透鏡數(shù)字全息采集與處理軟件結(jié)合，實(shí)現(xiàn)軟件與硬件相結(jié)合來控制實(shí)驗(yàn)條件的功能，主要完成了光源到CMO

4、S距離和光源開關(guān)的軟件控制、成像條件的軟件記錄等。
　?、刍谡麄€(gè)實(shí)驗(yàn)裝置和軟件系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了最佳成像條件探索、乳腺癌細(xì)胞和人血紅細(xì)胞觀測這三個(gè)不同的實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行系統(tǒng)的可行性驗(yàn)證。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：波長為465?470nm、亮度為8000?10000nit、角度為20度的粉紅光，光源到CMOS距離為5.5?7.5cm范圍時(shí)，采集到的全息圖效果最好。通過無透鏡數(shù)字全息采集與處理軟件，成功采集并重建了乳腺癌細(xì)胞和人血紅細(xì)胞，細(xì)胞的