[发明专利]一种真彩色相移数字全息物光重建及色差校正方法

说明书

技术领域

本发明属于相移数字全息技术领域，涉及一种真彩色相移数字全息物光重建及色差校正方法。

背景技术

在相移数字全息领域，国内外研究多集中在相移干涉技术的算法研究和误差分析校正方面，相应的物光恢复也常常仅考虑物光的相位。传统相移技术采用定步长算法和等步长相移算法直接利用公式恢复物光的相位，繁琐的定标过程与对相移器精度的高度依赖限制了该技术的发展。相移数字全息的国内研究相对较晚，但发展较快，尤其是在算法研究方面。

现有技术方案:

⑴Kakue等利用空间相移方法从同一幅干涉图中每四个像素分区作为各相移干涉图，实现了单次记录相移数字全息。

⑵Zhang利用定步长算法实现了标准四步相移全息的连续记录与再现。

1、Kakue等利用空间相移方法从同一幅干涉图中每四个像素分区作为各相移干涉图，实现了单次记录相移数字全息。但该分区方法大大降低了CCD芯片的有效像素数，从而严重限制了成像数值孔径和分辨率，且各分区之间的光强相位相互干扰，都会影响成像质量，所以难以得到高质量的实验结果。

2、Zhang利用定步长算法实现了标准四步相移全息的连续记录与再现。其实验装置中使用了价格较昂贵的相移器件PZT，且对其性能要求较高。由于采集的干涉图较多，相移器高速机械运动时极易产生误差，其需要记录和处理的信息流量也大，物光再现质量受到影响。

3、现有文献报道的单次曝光彩色数字全息技术，不但受到CCD分辨率低的限制和零级项共轭像的干扰，成像质量不理想，而且因为多波长记录再现造成抽样大小和成像距离的不同，各色彩的像形成串扰，造成像质下降，且单CCD对多波长的记录也会造成强度记录的干扰。

4、现有的相移值抽取算法抽取的相移值只能在0-2π之间，大于2π时则无能为力。最后，再现物光相位的快速解包也是实现实时全息立体再现的障碍。

发明内容

本发明的目的在提供一种真彩色相移数字全息物光重建及色差校正方法，解决了现有的全息物光重建及色差校正方法过程繁琐以及对相移器精度高度依赖的问题。

本发明所采用的技术方案是按照以下步骤进行：

步骤1：选用三种波长的色光，632.8纳米波长的红光、532纳米波长的绿光和422纳米波长的蓝光，分别经过一套针孔滤波准直系统使每一种色光成为平行色光；

步骤2：使用快门选择三种色光，当选择一种色光后，关闭其他两种色光的快门；

步骤3：每种平行色光经过反射镜与合束器后，投射到分束器上，被分束器分成两束，分别做为物光和参考光；

步骤4：参考光经PZT和合束器反射后到达记录面，物光经另一块反射镜反射后，经过物平面上物体的透射，经合束器后到达记录面上与参考光干涉形成干涉图；

步骤5：将记录得到的各色光干涉图分别用于两步广义相移数字全息相移值抽取算法抽取各自的相移值，根据抽取的相移值和对应的光强度进行物光恢复，得到记录面上的物光后，再对各色光分别进行距离为z的逆菲涅尔变换，然后对三种色光叠加，进一步得到原始物面上的原物像；

进一步，所述对三种色光叠加过程为，融合三种色光需要三种色光视场相同，像素大小和数目也相同，假设三种色光的波长比系数为：

利用这一系数对像素大小和像素数进行裁剪能够满足各色光融合的要求，将三种色光叠加，获得真彩色物像。

附图说明

图1是本发明彩色相移数字全息光路系统图。

图中，101.第一针孔滤波准直系统，102.第二针孔滤波准直系统，103.第三针孔滤波准直系统，201.第一快门，202.第二快门，203.第三快门，204.第四快门，205.第五快门，301.第一反射镜，302.第二反射镜，303.第三反射镜，304.第四反射镜，401.第一合束器，402.第二合束器，403.第三合束器，5.分束器，6.PZT，7.记录面，8.物平面，9.计算机。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

如图1所示为彩色相移数字全息光路系统图。

一、彩色相移数字全息图的记录与还原：

彩色相移数字全息采用三种波长的光源(632.8纳米波长的红光、532纳米的绿光和422纳米的蓝光)记录和再现。对每种波长的光分别记录相应干涉图、物光、参考光强度图，抽取相移值后，恢复单色物光像，最后对不同色光像调整合成彩色像。

1.1真彩色相移数字全息的记录：