一种数字全息显微测量装置及其控制方法与流程

1.本发明涉及全息显微技术领域，尤其是一种数字全息显微测量装置及其控制方法。


背景技术：

2.全息显微测量是近些年被广泛应用的检测技术，其具有信息细节多、显示视野大等优势。由于全息图像是由物光和参考光进行干涉后产生的，其图像清晰度与光路设置的精确度直接相关，这大大提高了数字全息显微测量装置的安装调试难度。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是提供一种数字全息显微测量装置及其控制方法，能够解决现有技术的不足，有效降低数字全息显微测量装置的安装调试难度。
4.为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
5.一种数字全息显微测量装置，包括，
6.双波长光源，用于产生具有两个波长的激光束；
7.分束器，用于将激光束分为物光和参考光；
8.参考光路上设置有分光器，用于将参考光分为两个波长的第一参考光和第二参考光；
9.第一参考光路和第二参考光路上分别设置有相位调节器，用于调节第一参考光和第二参考光与物光的干涉状态；
10.图像采集器，用于接收数字全息图像；
11.图像处理器，用于对接收到的数字全息图像进行处理。
12.一种上述的数字全息显微测量装置的控制方法，包括以下步骤：
13.a、双波长光源产生具有两个波长的激光束，通过分束器将激光束分为物光和参考光；
14.b、分光器将参考光分为两个波长的第一参考光和第二参考光，第一参考光和第二参考光分别与物光进行干涉成像，图像采集器接收数字全息图像；
15.c、相位调节器对第一参考光和第二参考光的相位进行调节，从而改变第一参考光和第二参考光与物光的干涉状态；
16.d、图像采集器将接收到的不同干涉状态的数字全息图像持续发送至图像处理器，图像处理器对接收到的数字全息图像进行全息图像重建。
17.作为优选，步骤c中，对第一参考光和第二参考光交替进行相位调节。
18.作为优选，步骤d中，图像处理器对接收到的数字全息图像进行全息图像重建包括以下步骤，
19.d1、分别计算得到每一幅数字全息图像的强度图和相位图；
20.d2、分别对强度图和相位图进行不同路径的卷积处理，将处理后的强度图进行串
联，将处理后的相位图进行双三次插值处理；
21.d3、设定强度图的强度约束，对强度图进行正则化；
22.d4、对相位图进行滤波；
23.d5、将处理后的强度图和相位图进行重组，重建全息图像。
24.作为优选，步骤d2中，对卷积处理后的强度图进行聚类分块，并将图像块的质心作为锚点，在串联处理时保持锚点的不变。
25.作为优选，步骤d4中，在相位图中标记出现次数大于设定阈值的特征向量，建立与特征向量线性相关的平滑样条函数集，使用平滑样条函数集对相位图的像素点进行预测，使用预测结果对原始相位图进行平滑处理。
26.采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本发明通过采用双波长光源进行相位变化，然后使用相位变化过程中采集到的全息图像进行图像重建，有效去除了由于相位问题导致的图像误差因素，从而不需要现有技术中对于光源相位的精确调节过程，大大降低了数字全息显微测量装置的安装调试难度。
附图说明
27.图1是本发明一个具体实施方式的原理图。
具体实施方式
28.参照图1，本发明一个具体实施方式包括，
29.双波长光源1，用于产生具有两个波长的激光束；
30.分束器2，用于将激光束分为物光和参考光；
31.参考光路上设置有分光器3，用于将参考光分为两个波长的第一参考光和第二参考光；
32.第一参考光路和第二参考光路上分别设置有相位调节器4，用于调节第一参考光和第二参考光与物光的干涉状态；
33.图像采集器5，用于接收数字全息图像；
34.图像处理器6，用于对接收到的数字全息图像进行处理。
35.一种上述的数字全息显微测量装置的控制方法，包括以下步骤：
36.a、双波长光源1产生具有两个波长的激光束，通过分束器2将激光束分为物光和参考光；
37.b、分光器3将参考光分为两个波长的第一参考光和第二参考光，第一参考光和第二参考光分别与物光进行干涉成像，图像采集器5接收数字全息图像；
38.c、相位调节器4对第一参考光和第二参考光的相位进行调节，从而改变第一参考光和第二参考光与物光的干涉状态；
39.d、图像采集器5将接收到的不同干涉状态的数字全息图像持续发送至图像处理器6，图像处理器6对接收到的数字全息图像进行全息图像重建。
40.步骤c中，对第一参考光和第二参考光交替进行相位调节。
41.步骤d中，图像处理器6对接收到的数字全息图像进行全息图像重建包括以下步骤，
42.d1、分别计算得到每一幅数字全息图像的强度图和相位图；
43.d2、分别对强度图和相位图进行不同路径的卷积处理，将处理后的强度图进行串联，将处理后的相位图进行双三次插值处理；
44.d3、设定强度图的强度约束，对强度图进行正则化；
45.d4、对相位图进行滤波；
46.d5、将处理后的强度图和相位图进行重组，重建全息图像。
47.步骤d2中，对卷积处理后的强度图进行聚类分块，并将图像块的质心作为锚点，在串联处理时保持锚点的不变。
48.步骤d4中，在相位图中标记出现次数大于设定阈值的特征向量，建立与特征向量线性相关的平滑样条函数集，使用平滑样条函数集对相位图的像素点进行预测，使用预测结果对原始相位图进行平滑处理。
49.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
50.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。


技术特征：
1.一种数字全息显微测量装置，其特征在于：包括，双波长光源(1)，用于产生具有两个波长的激光束；分束器(2)，用于将激光束分为物光和参考光；参考光路上设置有分光器(3)，用于将参考光分为两个波长的第一参考光和第二参考光；第一参考光路和第二参考光路上分别设置有相位调节器(4)，用于调节第一参考光和第二参考光与物光的干涉状态；图像采集器(5)，用于接收数字全息图像；图像处理器(6)，用于对接收到的数字全息图像进行处理。2.一种权利要求1所述的数字全息显微测量装置的控制方法，其特征在于包括以下步骤：a、双波长光源(1)产生具有两个波长的激光束，通过分束器(2)将激光束分为物光和参考光；b、分光器(3)将参考光分为两个波长的第一参考光和第二参考光，第一参考光和第二参考光分别与物光进行干涉成像，图像采集器(5)接收数字全息图像；c、相位调节器(4)对第一参考光和第二参考光的相位进行调节，从而改变第一参考光和第二参考光与物光的干涉状态；d、图像采集器(5)将接收到的不同干涉状态的数字全息图像持续发送至图像处理器(6)，图像处理器(6)对接收到的数字全息图像进行全息图像重建。3.根据权利要求2所述的数字全息显微测量装置的控制方法，其特征在于：步骤c中，对第一参考光和第二参考光交替进行相位调节。4.根据权利要求3所述的数字全息显微测量装置的控制方法，其特征在于：步骤d中，图像处理器(6)对接收到的数字全息图像进行全息图像重建包括以下步骤，d1、分别计算得到每一幅数字全息图像的强度图和相位图；d2、分别对强度图和相位图进行不同路径的卷积处理，将处理后的强度图进行串联，将处理后的相位图进行双三次插值处理；d3、设定强度图的强度约束，对强度图进行正则化；d4、对相位图进行滤波；d5、将处理后的强度图和相位图进行重组，重建全息图像。5.根据权利要求4所述的数字全息显微测量装置的控制方法，其特征在于：步骤d2中，对卷积处理后的强度图进行聚类分块，并将图像块的质心作为锚点，在串联处理时保持锚点的不变。6.根据权利要求4所述的数字全息显微测量装置的控制方法，其特征在于：步骤d4中，在相位图中标记出现次数大于设定阈值的特征向量，建立与特征向量线性相关的平滑样条函数集，使用平滑样条函数集对相位图的像素点进行预测，使用预测结果对原始相位图进行平滑处理。

技术总结
本发明公开了一种数字全息显微测量装置，包括：双波长光源，用于产生具有两个波长的激光束；分束器，用于将激光束分为物光和参考光；参考光路上设置有分光器，用于将参考光分为两个波长的第一参考光和第二参考光；第一参考光路和第二参考光路上分别设置有相位调节器，用于调节第一参考光和第二参考光与物光的干涉状态；图像采集器，用于接收数字全息图像；图像处理器，用于对接收到的数字全息图像进行处理。本发明能够改进现有技术的不足，有效降低数字全息显微测量装置的安装调试难度。数字全息显微测量装置的安装调试难度。数字全息显微测量装置的安装调试难度。


技术研发人员：江夏男 江丁男 冯晓霞 王华英 朱巧芬 门高夫 柳旭 王学 栗军香
受保护的技术使用者：河北工程大学
技术研发日：2021.11.08
技术公布日：2022/2/8