應用螺旋相位空間頻域濾波器的圖像邊緣增強技術(shù)的研究.pdf

1、圖像邊緣增強是光學信息處理的一個重要的應用方向。實現(xiàn)圖像邊緣增強的多種方法中，一種常見手段是對其空間頻域分布進行操作，比如暗場法。螺旋相位片是一種沿角向產(chǎn)生順次相位延遲的光學元件，常用于產(chǎn)生和檢測螺旋光。將螺旋相位片應用于圖像的空間頻域，將在不損失能量的情況下實現(xiàn)能量的重新分布，使空間頻率較高的圖像邊緣得到加強。這就是所謂的螺旋相位空間頻域濾波技術(shù)。將螺旋相位空間頻域濾波技術(shù)應用于顯微鏡光學系統(tǒng)中，可以實現(xiàn)振幅型和相位型物體的圖像邊緣增

2、強，突破了普通顯微鏡在觀察純相位物體上的限制。螺旋相位空間頻域濾波法在生物醫(yī)學、司法檢驗、微電子行業(yè)等領(lǐng)域有著潛在的應用價值。雖然該方法相對于其它方法具有一定的優(yōu)勢，但是具體細節(jié)還有待進一步研究。本文主要研究螺旋相位空間頻域濾波器實現(xiàn)圖像邊緣增強的理論分析、數(shù)值仿真以及實驗驗證。
　　本文的主要工作如下：
　　1、介紹了幾種制作螺旋相位濾波器的方法，并對比他們的優(yōu)缺點。本文選用計算全息光柵法制作的振幅叉狀光柵作為螺旋相位濾波

3、器，該光柵能夠?qū)斎雸D像的空間頻譜嵌入螺旋相位。另外，詳細講解了振幅叉狀光柵產(chǎn)生螺旋光束的原理，并對其進行仿真。
　　2、理論分析了螺旋相位濾波器在4f光學系統(tǒng)中實現(xiàn)徑向希爾伯特變換的原理，解釋了實現(xiàn)圖像等向邊緣增強的原理。討論了螺旋相位濾波器的尺寸以及4f系統(tǒng)中的透鏡焦距對圖像成像的影響。進一步，詳細分析了振幅叉狀光柵實現(xiàn)圖像等向邊緣增強的理論，結(jié)果表明只有其±1級衍射級對圖像增強有效。還通過實驗驗證了振幅叉狀光柵在顯微中能夠?qū)?/p>