[发明专利]一种基于环形光差频扫描实现边缘提取的全息方法

说明书

本发明涉及一种基于环形光差频扫描实现边缘提取的全息方法，属于数字全息技术领域。将激光器出射的一束中心频率为ω₀的光被分为两束，一束作为参考光束，另一束作为物光束，其中，对参考光束进行频率为Ω的频移处理后，通过一个光瞳调制形成平面波；将物光束通过另一个光瞳调制形成环形光束，将处理后的参考光束和物光束进行汇合并共路，通过光波迭加产生频率为Ω的干涉光，并会聚在位于透镜后焦面的载物台上，对位于载物台上的物体进行扫描，将扫描后的光束进行接收并转换为电流信号，然后对此电流信号进行信号解调，最终在计算机中实现全息图的重建。本发明用于物体边缘提取、图像增强、全息显微超分辨等领域，具有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种基于环形光差频扫描实现边缘提取的全息方法，属于数字全息技术领域。

背景技术

光学扫描全息(Optical Scanning Holography,OSH)技术是一种新型的数字全息技术，它由美国弗吉尼亚理工大学Ting-Chung Poon教授等人共同提出并逐步完善(Poon TC.Scanning holography and two-dimensional image processing by acousto-optictwo-pupil synthesis[J].Journal of the Optical Society of America A,1985,2(4):521-527.)，在国际信息光学领域受到广泛的关注，和其他数字全息技术相比，OSH技术在采集速度、环境适应性、抗干扰性和检测稳定性等方面具有很大优势，仅用单次二维光学外差扫描就可以获取到整个三维物体的数据信息，而且，典型的OSH系统是非相干的全息记录系统，即只对物体的强度信息敏感，而忽略了位相信息，和传统的数字全息相比，OSH技术可以有效避免相干所带来的散斑效应，因此有利于得到高质量的重构图像。

OSH技术与其他全息术相似，同样包括全息记录和三维重建两个过程。但是在全息记录过程中，OSH技术通过将光束分成不同的两个波前进行干涉形成菲涅尔波带(FresnelZone Plate，FZP)分布的结构光，进而实现对目标物体的高分辨率三维成像。同时采用光电探测器(Photodetector，PD)记录并转变成电流信号，这是光学扫描全息技术和其他全息术的特别不同之处。转化成电信号的全息图通过带通滤波，锁相检测等处理后，最终得到具有复数形式的全息图，并存储于计算机中，利用全息图进行物体的三维重建一般也在计算机上实现。

目前针对OSH技术的应用研究已经在多个科研领域展开，并在理论和实验方面均取得了非常多的成果。它在生物医学成像、形变测量、粒子场测试、光学显微和光学遥感等领域都有广泛的应用前景。其中在数字全息显微(Digital Holographic Microscopy，DHM)领域扫描全息显微镜是利用光学扫描全息最为成熟的技术，不同于任何其他全息显微镜,扫描全息显微镜具有独特的属性，能够采集荧光标本的三维全息信息。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于环形光差频扫描实现边缘提取的全息方法，提高图像边缘提取的效果，可以实现对物体边界信息有选择性的提取，同时可以有效的提高信噪比和分辨率。

本发明的技术方案是：一种基于环形光差频扫描实现边缘提取的全息方法，激光器出射的一束光通过第一分束镜分为两束，其中一束作为参考光束，依次通过声光调频器、第一反射镜、第一小孔、第一物镜、第二分束镜，另一束作为物光束，依次通过第二反射镜、第二小孔、第二透镜、环形光瞳滤波器、第三透镜、第二分束镜。物光束和参考光束通过第二分光镜合为一束光会聚在载物台上，通过计算机控制载物台对载物台上的待测物体进行三维扫描，扫描后的光束通过第四透镜会聚到光电探测器的输入端，光电探测器的输出端与带通滤波器的输入端相连，带通滤波器的输出信号分为两路分别与一个乘法器的输入端相连，乘法器的输出端和低通滤波器的输入端。低通滤波器的输出端与计算机的输入端相连。

所述的声光调频器通过计算机调控使两路光的频率差Ω。