基于LabVIEW的菲涅耳非相干数字全息系统开发与应用

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非相干数字全息术突破了传统的数字全息术对光源的高度相干性要求,将全息术的应用范围从相干光领域扩展到了非相干光如白光、荧光等领域。近年来,空间光调制器能够有效的将非相干光转换为相干光,解决了非相干光全息图的记录困难问题,因此空间光调制器是非相干数字全息术中的重要元件。空间光调制器的出现推动了非相干数字全息术的发展,目前非相干数字全息术已经成为数字全息研究领域的一大热点。菲涅耳非相干数字全息术是一种基于空间光调制器的具有单通道、无运动、无需扫描等优点的非相干数字全息术,该技术已经在三维成像、彩色全息摄影、显微成像以及合成孔径成像等研究领域得到广泛应用。而在非相干数字全息研究领域中,通常是先采用LabVIEW编写图像采集程序进行图像采集,然后再利用MATALB处理获取的图像信息,这种方法不仅操作复杂、耗费时间长,而且无法及时判断测量结果是否正确,所以研发一套能够智能实现菲涅耳非相干数字全息系统的图像采集、图像处理以及物体像再现的软件在科研和教学方面都是非常有意义的。  基于菲涅耳非相干数字全息术的基本原理和软件开发平台LabVIEW的独特优势,本课题小组自主研发了一套基于LabVIEW的菲涅耳非相干数字全息系统软件。系统软件包括图像采集、再现和辅助三大模块,采集模块实现了空间光调制器上连续加载图像和相机CCD连续采集及存储图像的同步进行功能,并能在整个实验过程中实时自动检测光强度是否过曝;再现模块实现了全息图的处理和物体像的再现功能,其中再现帮助功能为用户提供参考再现距离,同时可实现再现像的自动聚焦判定并,为用户选出最佳再现像和最佳再现距离,避免了用户在查找再现距离与最佳再现像时,产生的大量运算和时间耗费;辅助模块是实现空间光调制器的二次开发控制模块,其主要包含了空间光调制器相位调制校正、相位掩膜生成、微光学元件生成以及空间光调制器图像强度显示等功能,这些功能主要是根据实际需求而设定的,如相位掩膜生成功能为用户提供实验时需要加载到空间光调制器上的掩膜,减少了用户另自行编写程序的步骤。  系统软件把实验中所涉及的各个操作和功能集成于一体,使实验过程变得方便快捷,为研究人员等用户提供了友好的交互界面、稳定实用的功能以及操作简单和运行高效的系统软件。系统软件采用结构化程序设计,把软件功能进行模块化,提高了程序的层次性和可读性;程序编写中主要采用LabVIEW与MATLAB两种语言混合编程技术,这种混编技术不仅大大的简化了系统的操作使用,并且提高了整个软件的运行速率;同时在程序编写中还采用了Ⅵ的静态调用和动态调用结合技术,在一定程度上减少了程序加载时间和内存占用。  通过设计实验光路,应用本系统软件实现了实验中各硬件设备的智能控制以及图像采集、存储、处理和再现过程的一体化,通过实际应用和实验结果表明,本系统软件具有实用性、稳定性和可靠性等特点。
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