Gabor同轴数字全息共轭像消除与自动聚焦方法研究

摘要

Gabor同轴数字全息具有记录光路简单、对光源的相干性和记录器件的分辨率要求较低，受环境振动和空气扰动影响小等优点，在颗粒场检测、光学干涉测量、生物医学显微成像与检测等领域应用广泛。消除共轭像和直流项的影响和自动聚焦是Gabor同轴数字全息需重点解决的问题。本文在对多重再现法去直流项共轭像的研究中发现了其对再现距离偏差非常敏感的特性，将此再现算法与适当的聚焦函数结合，提出了基于Gabor同轴数字全息多重再现的自动聚焦，主要研究内容如下:
　　一、通过与离轴全息记录光路的参数比较，证明了Gabor同轴数字全息对CCD分辨率要求低、可记录物体尺寸范围大、CCD空间带宽利用率高、再现像横向分辨率高等优点。
　　二、详细介绍了几种主要的Gabor同轴数字全息去直流项和共轭像的方法（包括全息图减平均值法、HRO相减法、相位迭代法、模板滤除法、多重再现法和两全息图法），通过理论分析、计算机模拟验证和光学实验验证，对每种算法的特点、优劣、适用性等进行了详细说明。
　　三、推导出了近场同轴数字全息多重再现算法对距离偏差十分敏感的特性，将此算法与适当的聚焦函数结合，提高了Gabor同轴数字全息自动聚焦的精准性和灵敏性。并对上述结论进行了计算机模拟验证和光学实验验证。
　　以上研究为去直流项共轭像方法选择上提供了便利，并使得自动聚焦更加精确有效，为不同层面多颗粒聚焦判别问题、颗粒分割与独立聚焦问题打下了良好基础。