针对结构表面的数字全息相位重构散斑去除方法

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针对结构表面的数字全息相位重构散斑去除方法

张晓磊, 张祥朝, 肖虹, 徐敏

文章导航 > 红外与激光工程 > 2016 > 45(7): 726002-0726002(8)

张晓磊, 张祥朝, 肖虹, 徐敏. 针对结构表面的数字全息相位重构散斑去除方法[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(7): 726002-0726002(8). doi: 10.3788/IRLA201645.0726002

引用本文:

张晓磊, 张祥朝, 肖虹, 徐敏. 针对结构表面的数字全息相位重构散斑去除方法[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(7): 726002-0726002(8). doi: 10.3788/IRLA201645.0726002

Zhang Xiaolei, Zhang Xiangchao, Xiao Hong, Xu Min. Speckle removal in phase reconstruction of digital holography for structured surfaces[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(7): 726002-0726002(8). doi: 10.3788/IRLA201645.0726002

Citation:

Zhang Xiaolei, Zhang Xiangchao, Xiao Hong, Xu Min. Speckle removal in phase reconstruction of digital holography for structured surfaces[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(7): 726002-0726002(8). doi: 10.3788/IRLA201645.0726002

针对结构表面的数字全息相位重构散斑去除方法

doi: 10.3788/IRLA201645.0726002

1.
复旦大学上海超精密光学制造工程技术研究中心,上海 200438;
2.
中国工程物理研究院机械制造工艺研究所,四川绵阳 621999

基金项目:

国家自然科学基金（51205064）;上海市自然科学基金（12ZR1441100）;中国工程物理研究院开放基金（KF14004）

作者简介:
张晓磊(1990-),男,博士生,主要从事数字全息显微技术方面的研究。Email:13110720008@fudan.edu.cn;张祥朝(1982-),男,副研究员,博士,主要从事光学检测技术及表面计量方面的研究。Email:zxchao@fudan.edu.cn

张晓磊(1990-),男,博士生,主要从事数字全息显微技术方面的研究。Email:13110720008@fudan.edu.cn;张祥朝(1982-),男,副研究员,博士,主要从事光学检测技术及表面计量方面的研究。Email:zxchao@fudan.edu.cn

中图分类号: O438.1

Speckle removal in phase reconstruction of digital holography for structured surfaces

1.
Shanghai Engineering Centre of Ultra-Precision Optical Manufacturing,Fudan University,Shanghai 200438,China;
2.
Institute of Mechanical Manufacturing Processing,China Academy of Engineering Physics,Mianyang 621999,China

摘要: 近年来，数字全息显微技术在复杂表面测量领域得到了广泛关注。数字全息技术主要分为干涉记录和重构再现两部分。在激光干涉记录中，散斑噪声会严重影响测量结果。因此数字全息相位重构的一项重要工作就是去除散斑噪声，以提高重构精度。分析了带有散斑噪声的几类典型的结构面，比较了菲涅尔衍射算法、基于小波变换的菲涅尔衍射算法和新提出的基于非下采样轮廓波变换的菲涅尔衍射算法三者在散斑去噪和信号保持方面的表现。结果显示：基于非下采样轮廓波变换的菲涅尔衍射重构算法可以有效提取各类结构面的信息，有效实现信噪分离。因此，该方法比现有重构算法可得到更高的重构精度，在结构表面的相位重构方面具有重要应用价值。
- 数字全息显微 /
- 结构表面 /
- 重构 /
- 非下采样轮廓波变换 /
- 散斑
Abstract: In recent years, digital holographic microscopy has attracted intensive attention for its capability of measuring complex shapes. There are two parts in digital holographic microscopy, hologram recording and digital diffractive reconstruction. Speckles are inevitable in the recorded interferometric patterns, thereby polluting the reconstructed surface topographies. Three reconstruction algorithms, i.e. Fresnel transform, Fresnel-wavelets and the proposed Fresnel-NSCT algorithms were compared. Three typical structures, rectangular, spherical and triangular surfaces were adopted for analysis. The performance of the three reconstruction algorithms on speckle removal and feature preservation was investigated comprehensively. Signal-Noise-Ratio(SNR) and Peak-Signal-Noise-Ratio(PSNR) were used as the numerical criteria. It is found that the Fresnel-NSCT algorithm has great superiority over the other two, subsequently it is promising for applications in the diffractive reconstruction of structured surfaces.
- digital holographic microcopy /
- structured surface /
- reconstruction /
- NSCT /
- speckle

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针对结构表面的数字全息相位重构散斑去除方法

doi: 10.3788/IRLA201645.0726002

1. 复旦大学上海超精密光学制造工程技术研究中心,上海 200438;

2. 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所,四川绵阳 621999

作者简介:
张晓磊(1990-),男,博士生,主要从事数字全息显微技术方面的研究。Email:13110720008@fudan.edu.cn;张祥朝(1982-),男,副研究员,博士,主要从事光学检测技术及表面计量方面的研究。Email:zxchao@fudan.edu.cn

张晓磊(1990-),男,博士生,主要从事数字全息显微技术方面的研究。Email:13110720008@fudan.edu.cn;张祥朝(1982-),男,副研究员,博士,主要从事光学检测技术及表面计量方面的研究。Email:zxchao@fudan.edu.cn

收稿日期: 2015-11-05
修回日期: 2015-12-03
刊出日期: 2016-07-25

基金项目:

国家自然科学基金（51205064）;上海市自然科学基金（12ZR1441100）;中国工程物理研究院开放基金（KF14004）

中图分类号: O438.1

关键词:

摘要: 近年来，数字全息显微技术在复杂表面测量领域得到了广泛关注。数字全息技术主要分为干涉记录和重构再现两部分。在激光干涉记录中，散斑噪声会严重影响测量结果。因此数字全息相位重构的一项重要工作就是去除散斑噪声，以提高重构精度。分析了带有散斑噪声的几类典型的结构面，比较了菲涅尔衍射算法、基于小波变换的菲涅尔衍射算法和新提出的基于非下采样轮廓波变换的菲涅尔衍射算法三者在散斑去噪和信号保持方面的表现。结果显示：基于非下采样轮廓波变换的菲涅尔衍射重构算法可以有效提取各类结构面的信息，有效实现信噪分离。因此，该方法比现有重构算法可得到更高的重构精度，在结构表面的相位重构方面具有重要应用价值。

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