少量投影数字全息层析重建实验研究

周文静; 胡文涛; 郭路; 徐强胜; 于瀛洁

doi:10.7498/aps.59.8499

摘要

提出了少量投影数字全息层析重建技术.以具有轴对称结构的光纤和非轴对称结构的石膏头像为实验样本,开展了基于单幅全息图和代数迭代重建算法的层析重建模拟分析及实验研究.模拟分析表明,代数迭代重建算法中的加权因子以及松弛因子对重建图像质量影响显著,因此对加权因子采用非线性加权计算方法,以及通过多次模拟重建结果的比较选择合适的松弛因子.层析重建实验结果表明,无论被测物体是轴对称结构或是非轴对称结构,少量投影数字全息层析重建是可行的,也是有效的.这为下一步针对生物样本内部多层折射率检测和基于单幅层析全息图实现三向实时数字全息层析重建技术研究提供了必要的基础.

关键词:

Abstract

Digital holographic tomography by a few projections is developed. A section of fiber with symmetrical structure and a plaster head model with nonsymmetrical structure are used as test samples. Both simulation analysis and experimental results are analyzed. Simulation analysis shows that the weighted coefficientwij and the relaxation factor λ affect evidently the quality of the reconstructed image, in addition, the relaxation factor λ also influences the computer speed. Thus the weighted coefficient wij is evaluated by using a nonlinear method and the relaxation factor λ is selected appropriately by comparing several simulation reconstructions. Experimental results reveal the feasibility and the availability of digital holographic tomography by a few projections for symmetrical samples and nonsymmetrical one. In the next work, the real time digital holographic tomography based on three projections and single hologram will be developed to reconstruct the multi-refractive index of biological samples.

Keywords:

作者及机构信息

1.
上海大学精密机械工程系,上海 200072

基金项目: 上海市博士后科研计划(批准号:09R21412900)、上海市科学技术委员会国际科技合作计划(批准号:09530708700)和上海大学研究生创新基金(批准号:SHUCX092195)资助的课题.

Authors and contacts

1.
Department of Precision Mechanical Engineering, Shanghai University, Shanghai 200072, China

参考文献

[1]	Wang J Y, Zhu P P, Zheng X, Yuan Q X, Tian Y L, Huang W X, Wu Z Y 2005 Acta Phys. Sin. 54 1172 (in Chinese) [王寯越、朱佩平、郑欣、袁清习、田玉莲、黄万霞、吴自玉 2005 54 1172]
[2]	Qu W J, Liu D A, Zhi Y N, Luan Z, Liu L R 2006 Acta Phys. Sin. 55 4276 (in Chinese) [曲伟娟、刘德安、职亚楠、栾竹、刘立人 2006 55 4276]
[3]	Yuan C J, Zhai H C, Wang X L, Wu L 2007 Acta Phys. Sin. 56 218 (in Chinese) [袁操今、翟宏琛、王晓雷、吴兰 2007 56 218]
[4]	Yu Y J, Wang T, Zheng H D 2009 Acta Phys. Sin. 58 3154 (in Chinese) [于瀛洁、王涛、郑华东 2009 58 3154]
[5]	Li J C, Zhang Y P, Xu W 2009 Acta Phys. Sin. 58 5385 (in Chinese) [李俊昌、张亚萍、许蔚 2009 58 5385]
[6]	Zhou W J, Yu Y J, Ni P 2008 Opt. Prec. Eng. 16 899 (in Chinese) [周文静、于瀛洁、倪萍 2008 光学精密工程 16 899]
[7]	Zhou W J, Xu Q S, Yu Y J, Asundi A 2009 Opt. Laser Eng. 47 896
[8]	Zhou W J, Yu Y J, Asundi A 2009 Opt. Laser Eng. 42 264
[9]	Chen L P, Lu X X 2009 Chin. Phys.B18 189
[10]	Shi D F, Chen S H 1995 Appl. Opt. 34 3064
[11]	Li J C, Xiong B H 2005 Chin. J. Lasers 32 252 (in Chinese) [李俊昌、熊秉衡 2005 中国激光 32 252]
[12]	Charrière F, Pavillon N, Colomb T, Depeursinge C, Heger T J, Mitchell E A D,Marquet P, Rappaz B 2006Opt. Express 14 7005
[13]	Charrière F, Marian A, Montfort F, Kuehn J, Colomb T, Cuche E, Marquet P, Depeursinge C 2006 Opt. Lett. 31 178
[14]	Montfort F, Colomb T, Charrière F, Kuehn J, Marquet P, Cuche E, Herminjard S, Depeursinge C 2006 Appl. Opt. 45 8209
[15]	Bilski B J, Jozwicka A, Kujawinska M 2007 Proc. SPIE 6672 66720A1
[16]	Massatsch P, Charrière F, Cuche E, Marquet P, Depeursinge C 2005 Appl. Opt. 44 1807
[17]	Yu L F, Chen Z P 2007 Opt. Lett. 32 3005
[18]	Kou S S, Sheppard C J R 2008 Opt. Lett. 33 2362
[19]	Schnars U, Juptner W P O 2002 Meas.Sci.Technol.23 85
[20]	Zhou W J, Xu Q S, Yu Y J 2010 Acta Photon. Sin. 39 1257 (in Chinese) [周文静、徐强胜、于瀛洁 2010 光子学报 39 1257]
[21]	Zhang K, Zhu P P, Huang W X, Yuan Q X, Liu L, Yuan B, Wang J Y, Shu H, Chen B, Liu Y J,Li E R, Liu X S, Wu Z Y 2008 Acta Phys. Sin. 57 3410 (in Chinese) [张凯、朱佩平、黄万霞、袁清习、刘力、袁斌、王寯越、舒航、陈博、刘宜晋、李恩荣、刘小松、吴自玉 2008 57 3410]
[22]	Wang X, Chen Z Q, Xiong H, Zhang L 2005 Nucl. Electron. Detec. Technol. 25 784
[23]	Zheng H D, Yu Y J, Wang T, Asundi A 2008 Proc. SPIE 7000 70001U

施引文献

[1]	Wang J Y, Zhu P P, Zheng X, Yuan Q X, Tian Y L, Huang W X, Wu Z Y 2005 Acta Phys. Sin. 54 1172 (in Chinese) [王寯越、朱佩平、郑欣、袁清习、田玉莲、黄万霞、吴自玉 2005 54 1172]
[2]	Qu W J, Liu D A, Zhi Y N, Luan Z, Liu L R 2006 Acta Phys. Sin. 55 4276 (in Chinese) [曲伟娟、刘德安、职亚楠、栾竹、刘立人 2006 55 4276]
[3]	Yuan C J, Zhai H C, Wang X L, Wu L 2007 Acta Phys. Sin. 56 218 (in Chinese) [袁操今、翟宏琛、王晓雷、吴兰 2007 56 218]
[4]	Yu Y J, Wang T, Zheng H D 2009 Acta Phys. Sin. 58 3154 (in Chinese) [于瀛洁、王涛、郑华东 2009 58 3154]
[5]	Li J C, Zhang Y P, Xu W 2009 Acta Phys. Sin. 58 5385 (in Chinese) [李俊昌、张亚萍、许蔚 2009 58 5385]
[6]	Zhou W J, Yu Y J, Ni P 2008 Opt. Prec. Eng. 16 899 (in Chinese) [周文静、于瀛洁、倪萍 2008 光学精密工程 16 899]
[7]	Zhou W J, Xu Q S, Yu Y J, Asundi A 2009 Opt. Laser Eng. 47 896
[8]	Zhou W J, Yu Y J, Asundi A 2009 Opt. Laser Eng. 42 264
[9]	Chen L P, Lu X X 2009 Chin. Phys.B18 189
[10]	Shi D F, Chen S H 1995 Appl. Opt. 34 3064
[11]	Li J C, Xiong B H 2005 Chin. J. Lasers 32 252 (in Chinese) [李俊昌、熊秉衡 2005 中国激光 32 252]
[12]	Charrière F, Pavillon N, Colomb T, Depeursinge C, Heger T J, Mitchell E A D,Marquet P, Rappaz B 2006Opt. Express 14 7005
[13]	Charrière F, Marian A, Montfort F, Kuehn J, Colomb T, Cuche E, Marquet P, Depeursinge C 2006 Opt. Lett. 31 178
[14]	Montfort F, Colomb T, Charrière F, Kuehn J, Marquet P, Cuche E, Herminjard S, Depeursinge C 2006 Appl. Opt. 45 8209
[15]	Bilski B J, Jozwicka A, Kujawinska M 2007 Proc. SPIE 6672 66720A1
[16]	Massatsch P, Charrière F, Cuche E, Marquet P, Depeursinge C 2005 Appl. Opt. 44 1807
[17]	Yu L F, Chen Z P 2007 Opt. Lett. 32 3005
[18]	Kou S S, Sheppard C J R 2008 Opt. Lett. 33 2362
[19]	Schnars U, Juptner W P O 2002 Meas.Sci.Technol.23 85
[20]	Zhou W J, Xu Q S, Yu Y J 2010 Acta Photon. Sin. 39 1257 (in Chinese) [周文静、徐强胜、于瀛洁 2010 光子学报 39 1257]
[21]	Zhang K, Zhu P P, Huang W X, Yuan Q X, Liu L, Yuan B, Wang J Y, Shu H, Chen B, Liu Y J,Li E R, Liu X S, Wu Z Y 2008 Acta Phys. Sin. 57 3410 (in Chinese) [张凯、朱佩平、黄万霞、袁清习、刘力、袁斌、王寯越、舒航、陈博、刘宜晋、李恩荣、刘小松、吴自玉 2008 57 3410]
[22]	Wang X, Chen Z Q, Xiong H, Zhang L 2005 Nucl. Electron. Detec. Technol. 25 784
[23]	Zheng H D, Yu Y J, Wang T, Asundi A 2008 Proc. SPIE 7000 70001U

[1]	赵荣, 周宾, 刘奇, 戴明露, 汪步斌, 王一红. 基于激光吸收光谱技术的在线层析成像算法. , 2023, 72(5): 054206. doi: 10.7498/aps.72.20221935
[2]	吴慎将, 刘荣明, 王佳, 李党娟, 程军霞. Mojette变换层析技术中的投影角度布局方法. , 2021, 70(3): 034202. doi: 10.7498/aps.70.20200927
[3]	张益溢, 吴佳琛, 郝然, 金尚忠, 曹良才. 基于数字全息的血红细胞显微成像技术. , 2020, 69(16): 164201. doi: 10.7498/aps.69.20200357
[4]	阳静, 吴学成, 吴迎春, 姚龙超, 陈玲红, 邱坤赞, 岑可法. 数字显微全息重建图像的景深扩展研究. , 2015, 64(11): 114209. doi: 10.7498/aps.64.114209
[5]	杨富强, 张定华, 黄魁东, 王鹍, 徐哲. CT不完全投影数据重建算法综述. , 2014, 63(5): 058701. doi: 10.7498/aps.63.058701
[6]	王兴元, 张继明. 一种基于抖动和混沌技术的数字图像篡改检测及修复算法. , 2014, 63(21): 210701. doi: 10.7498/aps.63.210701
[7]	范锋, 栗军香, 宋修法, 朱巧芬, 王华英. 基于Hilbert变换实现数字全息高精度相位重建. , 2014, 63(19): 194207. doi: 10.7498/aps.63.194207
[8]	石炳川, 朱竹青, 王晓雷, 席思星, 贡丽萍. 像面数字全息的重建相位误差分析和改善. , 2014, 63(24): 244201. doi: 10.7498/aps.63.244201
[9]	王华英, 于梦杰, 刘飞飞, 江亚男, 宋修法, 高亚飞. 基于同态信号处理的数字全息广义线性重建算法研究. , 2013, 62(23): 234207. doi: 10.7498/aps.62.234207
[10]	马骏, 袁操今, 冯少彤, 聂守平. 基于数字全息及复用技术的全场偏振态测试方法. , 2013, 62(22): 224204. doi: 10.7498/aps.62.224204
[11]	吴永丽, 杨勇, 翟宏琛, 马忠洪, 盖琦, 邓丽军. 利用综合复用技术拓展数字全息显微系统中的记录视场. , 2013, 62(8): 084203. doi: 10.7498/aps.62.084203
[12]	周文静, 胡文涛, 瞿惠, 朱亮, 于瀛洁. 单幅层析全息图的记录及数据重建. , 2012, 61(16): 164212. doi: 10.7498/aps.61.164212
[13]	李俊昌. 数字全息重建图像的焦深研究. , 2012, 61(13): 134203. doi: 10.7498/aps.61.134203
[14]	曾志平, 谢文明, 张建英, 李莉, 陈树强, 李志芳, 李晖. 基于聚焦光声层析技术的甲状腺离体组织成像. , 2012, 61(9): 097801. doi: 10.7498/aps.61.097801
[15]	李俊昌, 彭祖杰, Tankam Patrice, Picart Pascal. 散射光彩色数字全息光学系统及波面重建算法研究. , 2010, 59(7): 4646-4655. doi: 10.7498/aps.59.4646
[16]	李俊昌, 樊则宾. 彩色数字全息的非插值波面重建算法研究. , 2010, 59(4): 2457-2461. doi: 10.7498/aps.59.2457
[17]	张凯, 朱佩平, 黄万霞, 袁清习, 刘力, 袁斌, 王寯越, 舒航, 陈博, 刘宜晋, 李恩荣, 刘小松, 吴自玉. 代数迭代重建算法在折射衬度CT中的应用. , 2008, 57(6): 3410-3418. doi: 10.7498/aps.57.3410
[18]	王晓雷, 王毅, 翟宏琛, 朱晓农, 母国光. 记录飞秒级超快动态过程的脉冲数字全息技术. , 2006, 55(9): 4613-4617. doi: 10.7498/aps.55.4613
[19]	王晓雷, 翟宏琛, 王毅, 母国光. 超短脉冲数字全息术中的立体角分复用技术. , 2006, 55(3): 1137-1142. doi: 10.7498/aps.55.1137
[20]	骆建, 陶琨. X射线衍射多晶谱计算机深度层析技术探索. , 1995, 44(11): 1793-1797. doi: 10.7498/aps.44.1793

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