[发明专利]基于相位全息相关性的全息扫描空间距离提取方法

说明书

本发明公开了一种基于相位全息相关性的全息扫描空间距离提取方法，属于光学全息扫描领域，具体包括菲涅尔干涉条纹的形成、目标物体全息图的形成、参考物体全息图的形成以及目标物体的空间距离提取这几个步骤。本发明通过Wigner distibution对目标物体以及参考物体的相位相关性进行时频分析，进而得到一条包含目标物体轴向位置信息的斜线，求出该斜线的斜率即可获取目标物体的轴向位置信息，从而实现对目标物体的轴向空间信息提取，适用性广，实用性强，且提取到目标物体的空间距离精确度高。

技术领域

本发明涉及光学全息扫描领域，具体涉及一种基于相位全息相关性的全息扫描空间距离提取方法。

背景技术

光学扫描全息技术(OSH)是数字全息技术的一个分支，它可以将三维物体的信息存储为二维的全息图，最早是由Poon和Korpel提出的。自该项技术提出以来，已在扫描全息显微镜、3D图像识别以及3D光学遥感等领域得到了广泛的应用。

空间距离提取技术是OSH中一项重要的技术，它可以提取出待测物体的轴向位置信息，而待测物体的轴向位置信息是进行图像重建的重要参数，因此，空间距离提取技术也具有了重要的研究价值。文献《Three-dimensional matching by use of phase-onlyholographic information and the Wigner distribution》提出了利用Wigner分布来提取待测物体的轴向空间信息，但是该方法只能适用于两个匹配的物体之间的距离提取，其本身具有局限性，适用范围窄，实用性不强。而文献《Blind sectional imagereconstruction for optical scanning holography》提出利用Prewitt算子提取重建图像边缘，这种方法具有较好的实用性，但是由于离焦噪声边缘的存在，影响了计算结果的精确度，准确性得不到保障。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种基于相位全息相关性的全息扫描空间距离提取方法。该方法适用范围广，实用性强，且提取到目的物体的空间距离精确度高。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

基于相位全息相关性的全息扫描空间距离提取方法，包括以下步骤：

(1)菲涅尔干涉条纹的形成：将激光通过第一偏振分束器分为光束A和光束B，光束A依次通过第一声光调制器、第一扩束器、第一光瞳和第一凸透镜，而光束B依次通过第二扩束器和第二光瞳后，再将光束A和光束B经过第二偏振分束器聚光干涉后形成菲涅尔干涉条纹；

(2)目标物体全息图的形成：利用菲涅尔干涉条纹对目标物体进行光学全息扫描，并通过光电检测器接收扫描后的光信息，从而获取目标物体的全息图H_T；

(3)参考物体全息图的形成：将目标物体的全息图做傅里叶变换后，与带有距离参数z₁的传统光学传递函数的频域表达式的共轭相乘，再经过逆傅里叶变换，得到目标物体的重建图，并将其作为参考物体，具体表达式如下：

R(x,y)＝F^-1{F{H_T}×F^*{h(x,y；z₁)}}

其中，R(x,y)为目标物体的复振幅分布，z₁表示目标物体重建的距离，F^-1、F分别表示逆傅里叶变换以及傅里叶变换，*表示取共轭运算，H_T表示目标物体的全息图；

将参考物体置于z₂，并记录此时参考物体的全息图H_R，表达式如下：