●前言
第1章緒論1
1.1全息技術發展概述1
1.2數字全息技術基本原理1
1.2.1數字全息圖記錄2
1.2.2數字全息圖重建4
1.2.3數值重建算法6
1.3數字全息技術常用概念辨析11
1.3.1數字全息測量與數字干涉測量11
1.3.2同軸全息圖與離軸全息圖12
1.3.3傅裡葉變換全息圖與菲涅耳全息圖12
參考文獻12
第2章數字顯微全息技術14
2.1數字顯微全息技術發展及其應用概況14
2.1.1數字顯微全息技術發展14
2.1.2數字顯微全息技術與其他相關顯微測量技術的比較15
2.1.3數字顯微全息技術國內外應用概況15
2.2數字顯微全息關鍵技術16
2.2.1數字顯微全息圖的記錄16
2.2.2數字顯微全息技術中的放大方式17
2.2.3數字顯微全息技術中的誤差抑制18
2.2.4數字顯微全息圖的關鍵參數19
2.3數字顯微全息表面粗糙度測量25
2.3.1數字顯微全息表面粗糙度測量研究現狀25
2.3.2表面粗糙度常用參數的基本定義25
2.3.3數字顯微全息圖重建相位與物體表面粗糙度值之間的映射27
2.4數字顯微全息表面粗糙度測量繫統設計及實現29
2.5數字顯微全息表面粗糙度測量繫統標定及實驗分析30
2.5.1繫統標定30
2.5.2標準多刻線樣板表面粗糙度測量33
2.5.3研磨樣塊表面粗糙度測量35
參考文獻37
第3章相移數字全息技術42
3.1相移數字全息技術的應用42
3.2相移數字全息技術原理43
3.2.1相移數字全息技術基本原理43
3.2.2三步相移同軸全息技術44
3.2.3四步相移同軸全息技術44
3.2.4五步相移同軸全息技術45
3.3兩步正交相移同軸全息技術45
3.3.1兩步正交相移同軸全息技術研究現狀45
3.3.2兩步正交相移實現方法46
3.3.3兩步正交相移同軸全息技術基本原理49
3.4兩步正交相移同軸全息技術模擬分析52
3.4.1模擬分析中的樣本參數52
3.4.2標準兩步相移同軸全息重建模擬54
3.4.3簡易兩步相移同軸全息重建模擬55
3.4.4兩步正交相移同軸全息相位重建誤差分析58
3.5兩步正交相移同軸全息重建實驗61
3.5.1兩步正交相移同軸全息重建實驗繫統設計與搭建61
3.5.2相移實現及其標定62
3.5.3標準分辨率板USAF強度重建64
3.5.4MEMS微結構樣本強度重建66
3.5.5自制微刻玻璃樣本相位重建67
參考文獻69
第4章斷層掃描數字全息層析技術71
4.1常見的斷層掃描成像技術71
4.1.1計算機斷層掃描成像技術71
4.1.2光學投影層析技術72
4.1.3光學相干層析技術73
4.2斷層掃描數字全息層析技術的基本原理74
4.2.1斷層掃描數字全息層析技術的發展74
4.2.2斷層掃描三維重建的基本原理76
4.2.3層析重建算法78
4.2.4少量投影數字全息層析重建技術80
4.2.5層析重建誤差影響因素分析85
4.3斷層掃描數字全息層析重建實驗88
4.3.1數字單向單幅全息圖層析重建88
4.3.2石膏頭像計算全息圖層析重建93
4.4三視角單幅層析全息圖重建模擬和分析96
4.4.1三視角單幅層析全息圖頻譜分布特征96
4.4.2三視角單幅層析全息圖重建模擬97
4.4.3三視角單幅層析全息圖重建關鍵參數分析100
4.5三視角單幅層析全息圖重建實驗100
4.5.1三視角單幅層析全息圖記錄繫統設計100
4.5.2三視角單幅層析全息圖的頻譜濾波101
4.5.3三視角單幅層析全息圖的數值重建102
4.5.4三視角單幅層析全息圖的層析重建106
4.6生物細胞單幅層析全息圖重建實驗107
4.6.1立式三視角單幅層析全息圖記錄繫統設計107
4.6.2立式三視角單幅層析全息圖記錄繫統搭建與測試110
4.6.3生物細胞單幅層析全息圖記錄及層析重建111
參考文獻113
第5章壓縮傳感數字全息層析技術117
5.1壓縮傳感數字全息層析技術原理117
5.1.1壓縮傳感基本概念119
5.1.2壓縮傳感理論關鍵因素分析121
5.1.3壓縮傳感理論與全息層析重建127
5.2基於壓縮傳感的無放大全息層析重建方法136
5.2.1基於壓縮傳感的無放大全息記錄136
5.2.2基於壓縮傳感的無放大全息重建138
5.2.3基於壓縮傳感的無放大同軸全息層析重建實驗141
5.2.4基於壓縮傳感的無放大離軸全息層析重建實驗148
5.2.5軸向分辨率的分析153
5.3基於壓縮傳感的4F放大同軸全息層析重建155
5.3.1基於壓縮傳感的4F放大同軸全息層析重建方法155
5.3.2基於壓縮傳感的4F放大同軸全息層析重建實驗160
5.3.3軸向分辨率的分析167
5.4基於壓縮傳感的點光源放大同軸全息層析重建167
5.4.1基於壓縮傳感的點光源放大同軸全息層析重建方法168
5.4.2基於壓縮傳感的點光源放大同軸全息層析重建模擬170
5.4.3基於壓縮傳感的點光源放大同軸全息層析重建實驗174
5.4.4軸向分辨率的分析177
參考文獻178
第6章數字全息圖非干涉法相位重建及其應用182
6.1強度傳輸方程技術發展概述182
6.2強度傳輸方程基本理論183
6.2.1亥姆霍茲方程183
6.2.2強度傳輸方程的推導185
6.2.3強度傳輸方程的傅裡葉變換求解187
6.3強度傳輸方程技術中的4F光學成像繫統188
6.4數字全息圖非干涉法相位重建189
6.4.1數字全息成像與4F光學成像189
6.4.2數字全息圖數值調焦功能分析190
6.4.3數字全息圖非干涉法相位重建過程191
6.4.4數字全息圖非干涉法相位重建很優離焦距離分析192
6.4.5數字全息圖非干涉法相位重建精度分析194
6.5單幅全息圖非干涉法重建實驗196
6.5.1基於單光束同軸全息圖的錐形光纖三維輪廓重建196
6.5.2基於離軸全息圖的大尺寸透鏡梯度折射率重建197
參考文獻200
第7章深度學習在數字全息技術中的應用203
7.1數字全息頻譜卷積神經網絡降噪方法和原理203
7.1.1全息圖中散斑噪聲模型203
7.1.2頻譜卷積神經網絡204
7.1.3訓練數據集制作206
7.2數字全息頻譜卷積神經網絡降噪實驗207
7.2.1模擬全息圖降噪分析實驗207
7.2.2實驗全息圖降噪分析實驗210
7.3深度學習在數字全息技術中的應用趨勢213
參考文獻214

數字全息技術自20世紀90年代開始應用於微觀參量定量檢測,一直頗受關注。本書從數字全息技術的背景著手，涵蓋數字全息技術的發展概況、基本原理和常見概念辨析，並進一步深入闡述了數字全息技術與其它技術的交叉結合，如數字全息顯微鏡技術、數字層析全息技術和強度傳輸算法實現全息圖的相位重建技術、深度學習實現全息圖降噪等，以及各自在不同領域的應用，如微機電繫統器件的形貌及變形檢測、加工件表面粗糙度檢測、活體細胞或生物組織的非制備檢測、透明功能梯度材料檢測，以及空間微粒位置檢測等。