無透鏡數(shù)字全息成像觀測實驗系統(tǒng)的研制.pdf

1、數(shù)字全息技術是當今科研領域研究的一個熱門方向。無透鏡數(shù)字全息是對傳統(tǒng)的數(shù)字全息成像的一個改進，它在簡化光路的同時保證了全息圖的效果。特別是在細胞觀測、微流控等領域具有很高的實用價值。當前對無透鏡數(shù)字全息成像的研究較少，少數(shù)的無透鏡數(shù)字全息成像實驗研究雖然能得到較好的成像效果，但對與成像效果至關重要的條件（如光源顏色、波長、光源到光電傳感器距離等）缺乏規(guī)律性的總結，給應用帶來了不便。此外，市面上也還沒有將數(shù)字全息重建與圖像處理相結合的軟件

2、，可以實現(xiàn)如全息圖的重建、再現(xiàn)像的特征提取、測量、分割等對于細胞觀測比較重要的功能。現(xiàn)有方法對圖像的處理往往通過Matlab來進行，效率低、操作步驟不夠直觀，且難以實現(xiàn)商業(yè)化。
　　基于此，本文搭建了無透鏡數(shù)字全息成像的硬件裝置，利用VisualC++開發(fā)了相應的圖像處理軟件，最終形成一個完整的無透鏡數(shù)字全息觀測實驗系統(tǒng)，并對無透鏡數(shù)字全息成像的成像條件進行了探索。
　　本文完成的工作內(nèi)容包括以下三個方面：
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3、字全息重建算法進行了深入研究，并選擇卷積重建算法作為全息圖的重建算法，在驗證了該算法的準確性之后，采用VisualC++開發(fā)了一套無透鏡數(shù)字全息采集與處理系統(tǒng)，實現(xiàn)了數(shù)字全息圖的采集、重建和圖像的濾波、變換分割、形態(tài)學處理等功能。同時本系統(tǒng)可移值、可擴展，并且操作簡便、界面美觀。
　　②設計并搭建了實驗裝置平臺，通過步機電機和傳感器與無透鏡數(shù)字全息采集與處理軟件結合，實現(xiàn)軟件與硬件相結合來控制實驗條件的功能，主要完成了光源到CMO

4、S距離和光源開關的軟件控制、成像條件的軟件記錄等。
　　③基于整個實驗裝置和軟件系統(tǒng)，設計了最佳成像條件探索、乳腺癌細胞和人血紅細胞觀測這三個不同的實驗來進行系統(tǒng)的可行性驗證。
　　實驗結果表明：波長為465?470nm、亮度為8000?10000nit、角度為20度的粉紅光，光源到CMOS距離為5.5?7.5cm范圍時，采集到的全息圖效果最好。通過無透鏡數(shù)字全息采集與處理軟件，成功采集并重建了乳腺癌細胞和人血紅細胞，細胞的