數(shù)字全息顯微中的高精度位相重建算法及實驗研究.pdf

1、數(shù)字全息術(shù)是一種全新的成像與測量技術(shù)，是光學、光電技術(shù)以及計算機技術(shù)的高度融合。數(shù)字全息顯微術(shù)作為數(shù)字全息術(shù)中一個重要的應用領(lǐng)域，不僅具有非接觸、無損傷、全視場、處理靈活、存儲方便等優(yōu)點，還能同時獲得三維微結(jié)構(gòu)定量的強度及位相分布，成為近年來一種重要的顯微成像技術(shù)，具有廣泛的應用前景。但目前該技術(shù)還存在位相重建精度不夠高、速度慢等問題，主要體現(xiàn)在成像分辨率偏低、再現(xiàn)像質(zhì)不夠理想和位相畸變補償不徹底等方面。因此，本文的主要目的是解決該技術(shù)

2、現(xiàn)存的關(guān)鍵問題。
　　 本論文主要對數(shù)字全息顯微術(shù)中高精度相重建算法進行了研究，分別利用理論分析、計算機模擬和實驗研究的方法，在數(shù)字全息顯微術(shù)的重建算法、系統(tǒng)分辨率探究、高精度位相重建算法及對不同樣品的成像中得到了一系列的結(jié)果，下面逐條進行說明:
　　 1.首先分析了數(shù)字全息顯微術(shù)的記錄和再現(xiàn)過程，介紹了其中的三種再現(xiàn)算法，并對這三種算法的特點及適用范圍進行了分析。
　　 2.主要研究了提高系統(tǒng)成像質(zhì)量的方法:首

3、先將預放大數(shù)字全息顯微系統(tǒng)按照CCD所處位置的不同，將其分為六種記錄系統(tǒng)，并對這六種系統(tǒng)的成像分辨率、成像像質(zhì)及實現(xiàn)的難易程度等進行了理論與實驗研究，得出像面數(shù)字全息術(shù)是一種優(yōu)化的成像系統(tǒng)。然后將該系統(tǒng)與基于環(huán)形光錐的超分辨率技術(shù)結(jié)合，通過對該系統(tǒng)點擴散函數(shù)的分析及計算機模擬驗證，得出采用環(huán)形空心光錐照明可以提高數(shù)字全息顯微系統(tǒng)系統(tǒng)的成像分辨率。
　　 3.主要分析了高精度位相重建算法中幾個關(guān)鍵技術(shù):首先對基于同態(tài)信號處理技術(shù)的

4、準實時非線性重建算法進行了研究，并進行了計算機模擬和實驗驗證，結(jié)果均表明:新算法具有更高的重建速度和精度。然后分析比較了幾種比較經(jīng)典的位相解包裹算法，對近年來比較常用的兩步相減位相畸變矯正算法和位相補償算法的原理和適用范圍進行了分析，并對自動位相補償算法進行了改進，改進的算法具備了較強的抗噪能力，以上分析均進行了實驗驗證。
　　 4.將以上算法應用到不同的數(shù)字全息顯微成像系統(tǒng)和生物細胞的位相測量中，通過對生物細胞位相測量的實驗研