[發(fā)明專利]基于雙聲光調(diào)制器的全息圖像重建方法及重建系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110128697.0
• 申請日: 2021-01-29
• 公開（公告）號: CN112925184B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 范厚鑫;張亞萍;許蔚;陳會心;張竟原;姚勇偉;王斌
• 申請（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號: G03H1/04
• 分類號: G03H1/04;G03H1/02
• 代理公司: 成都方圓聿聯(lián)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51241
• 代理人: 茍銘

本發(fā)明公開了基于雙聲光調(diào)制器的全息圖像重建方法及重建系統(tǒng)。其中，所述重建方法包括：將經(jīng)傅里葉調(diào)制獲得的點源脈沖信號進(jìn)行分光，并經(jīng)相互正交的兩個聲光調(diào)制器對分光進(jìn)行濾波調(diào)制，其后將濾波調(diào)制后的分光進(jìn)行耦合、經(jīng)全息衍射光學(xué)元件的衍射及傅里葉調(diào)制得到重建光場，最后通過圖像傳感器接收重建光場并重建全息圖像。本發(fā)明的重建方法和系統(tǒng)可有效提取物體的邊緣信息，并對邊緣信息產(chǎn)生增強(qiáng)效果，具有較好的信噪比，并具有實時性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)字全息技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

通過聲光相互作用(acousto-optic interactions)進(jìn)行信號處理的方法已得到廣泛應(yīng)用，其使用的聲光調(diào)制器是一維設(shè)備，可將聲光之間的相互作用限制在一個由聲波和光波的波矢定義的平面中。一些具體的應(yīng)用如：1984年，由Balakshy提出了使用聲光相互作用來控制光學(xué)圖像結(jié)構(gòu)的可能性，1996年由Xia等人在實驗中對布拉格方式下運(yùn)行的聲光調(diào)制器進(jìn)行了二維圖像處理，其將聲光調(diào)制器作用于二維光學(xué)圖像，然后圖像的散射或衍射會攜帶原始光學(xué)圖像處理后的版本。

但現(xiàn)有技術(shù)中，通過聲光調(diào)制器進(jìn)行的圖像處理均為單光路處理，只能對圖像的邊緣信息進(jìn)行一維提取。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種通過聲光相互作用進(jìn)行全息圖像重建的方法及其重建系統(tǒng)，所述重建通過雙聲光調(diào)制器，可實現(xiàn)對圖像中物體的邊界信息的增強(qiáng)及選擇性提取，同時可以有效提高圖像信噪比。

本發(fā)明首先提供了如下的技術(shù)方案：

基于雙聲光調(diào)制器的全息圖像重建方法，其包括：

將由激光器出射的激光轉(zhuǎn)換為點源脈沖；

將所述點源脈沖進(jìn)行傅里葉調(diào)制，得到初始光場；

將所述初始光場進(jìn)行分光，得到相互垂直的分光光束；

通過兩個相互正交的聲光調(diào)制器對兩個分光光束分別進(jìn)行聲光調(diào)制；

將聲光調(diào)制后的兩個出射光場進(jìn)行耦合，得到出射光場；

將所述出射光場通過全息衍射光學(xué)元件進(jìn)行衍射，得到衍射光場；

將所述衍射光場進(jìn)行傅里葉調(diào)制，得到重建光場；

通過圖像傳感器接收所述重建光場并將其轉(zhuǎn)換為全息圖像。

根據(jù)本發(fā)明的一些優(yōu)選實施方式，在對所述初始光場進(jìn)行分光前，先對所述初始光場通過物屏進(jìn)行調(diào)制。

在更具體的一些實施方式中，所述處理過程包括：

將激光器出射的一束光通過一個光瞳調(diào)制成點源脈沖，再經(jīng)過傅里葉變換透鏡將調(diào)制后的球面波變成平面波，其后將平行光通過物屏獲得所述初始光場A₀(x,y)，并將整形后的光束通過分束鏡分成兩束，一束光通過豎直放置的的聲光調(diào)制器，另一束光通過水平放置的聲光調(diào)制器，將兩束被聲光調(diào)制器調(diào)制的出射光場用合束鏡耦合，得到出射光場A₁(x,y)，并將其通過預(yù)先經(jīng)全息算法設(shè)計得到的全息衍射光學(xué)元件進(jìn)行衍射，再經(jīng)傅里葉變換透鏡將衍射獲得的重建像會聚在重建平面上,得到所述重建光場U(x,y)，最終使用CCD將光信號接收并完成全息圖的重建。

上述處理過程中，初始光場A₀(x,y)分束出來的兩束光經(jīng)聲光調(diào)制器后，與入射光方向相同的被調(diào)制后的散射光搭載了較多部分有用信息，其與另一個方向上的散射光共同組成出射光場A₁(x,y)，并由衍射光學(xué)元件、透鏡組成的全息再現(xiàn)系統(tǒng)實現(xiàn)全息重建。