基于無透鏡數(shù)字全息的微顆粒成像系統(tǒng)設計.pdf

1、隨著我國航運事業(yè)的發(fā)展，船舶壓載水中微生物跨區(qū)域傳播的危害問題也越來越嚴重，因此對海洋中的微藻進行成像與檢測具有重要的意義。傳統(tǒng)的成像及檢測設備存在體積大、價格昂貴、需要較高的操作水平、無法進行現(xiàn)場檢測等缺點。
　　為了實現(xiàn)壓載水中微藻的成像與檢測，本文設計了一種同軸無透鏡數(shù)字全息微顆粒成像系統(tǒng)。該系統(tǒng)實現(xiàn)了微顆粒的成像，獲得了微顆粒的三維形貌及三維尺寸，并通過對海水中扁藻的成像證明了該系統(tǒng)可用于海洋微藻的成像及活性檢測。本文的主

2、要工作有:
　　(1)從標量衍射理論出發(fā)分析了同軸無透鏡數(shù)字全息微顆粒成像系統(tǒng)中光源波長、小孔直徑、光源到樣品的距離以及樣品的記錄距離等參數(shù)，推導了各參數(shù)之間的關系。在設計同軸無透鏡數(shù)字全息成像系統(tǒng)時，可按照它們之間的關系得出成像系統(tǒng)各部分的最佳搭配。
　　(2)設計了同軸無透鏡數(shù)字全息微顆粒成像系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用部分相干光源LED作為全息干涉的光源，通過耦合小孔增加部分相干光源的相干性，以蓋玻片為平臺，利用去除透鏡的CMOS

3、圖像傳感器獲得了微顆粒的同軸全息圖。
　　(3)對比分析了菲涅爾積分變換、菲涅爾卷積及角譜重建算法，得到了不同重建算法的適用范圍，并推導了利用角譜重建算法時的再現(xiàn)距離的計算公式。
　　(4)利用共軛像消除算法獲得了消除了共軛實像的同軸全息再現(xiàn)像，并利用解包裹算法獲得了微顆粒的真實相位，重建了微顆粒的三維形貌并獲得了微顆粒三維尺寸。
　　(5)拍攝了海水中扁藻的全息圖，重建了扁藻的再現(xiàn)像，消除了扁藻再現(xiàn)像的共軛像，并恢復