非相干三角数字全息彩色三维成像系统与方法

摘要

本发明涉及一种非相干三角数字全息彩色三维成像系统与方法。所述系统包括白光光源，第一～六透镜，第一～三干涉滤波片，第一和第二偏振片，偏振分光棱镜，第一和第二反射镜，图像采集设备，计算机。其特征在于在传统三角干涉仪基础上增加傅里叶变换透镜，同时使第一反射镜法线方向偏离系统光轴，实现非相干离轴傅里叶变换全息图记录。所述方法通过将三个干涉滤波片对白光光源进行窄带滤波所产生的红绿蓝准单色光作为照明光源，生成并记录三幅全息图；在计算机中分别对三幅全息图进行再现，并对三幅再现像进行配准；融合三颜色通道再现像合成真彩色图像。本发明可以快速获得非相干物体的彩色全息再现像，实现非相干物体的三维彩色成像。

主权项

非相干三角数字全息彩色三维成像系统，包括：白光光源（1），第一透镜（2），第一干涉滤波片（3），第二干涉滤波片（4），第三干涉滤波片（5），第二透镜（6），非相干物体（7），第三透镜（8），第一偏振片（9），偏振分光棱镜（10），第四透镜（11），第一反射镜（12），第二反射镜（13），第五透镜（14），第二偏振片（15），第六透镜（16），图像采集设备（17），计算机（18）；白光光源（1）位于第一透镜（2）的前焦面位置，到第一透镜（2）的距离为f_c1；非相干物体（7）位于第二透镜（6）的后焦面附近位置，到第二透镜（6）的距离为f_c2；非相干物体（7）位于第三透镜（8）的前焦面，到第三透镜（8）的距离为f₀，第一偏振片（9）位于第三透镜（8）的后焦面，到第三透镜（8）的距离为f₀；第一偏振片（9）到第四透镜（11）和第五透镜（14）的距离分别为它们的焦距f₁和f₂，第四透镜（11）至第一反射镜（12）至第二反射镜（13）至第五透镜（14）的距离之和为第四透镜（11）与第五透镜（14）的焦距之和f₁+f₂；第二偏振片（15）到第四透镜（11）和第五透镜（14）的距离分别为它们的焦距f₁和f₂；第六透镜（16）至第二偏振片（15）的距离为透镜（16）焦距的二倍2f₃；图像采集设备（17）至第六透镜（16）的距离为透镜（16）焦距的二倍2f₃；偏振分光棱镜（10）、透镜（11）和透镜（14）、反射镜（12）和反射镜（13）构成传统三角干涉仪，从非相干物体（7）上发出的光波沿顺时针以及逆时针两个不同的方向通过由透镜11和透镜14构成的同一个望远系统，沿这两个方向通过系统的光波具有不同的放大倍率，且由于它们在光路中传播的路程完全相同，使得它们之间的光程差小于光源的时间相干长度；这两束具有不同放大倍率的光波产生的干涉条纹中记录了物体（7）的强度信息以及三维位置信息；其特征在于，引入第三透镜（8），实现傅里叶变换全息图的记录；使光路中第一反射镜（12）的法线方向偏离系统光轴位置，从而在全息图中引入空间载频，实现离轴记录；图像采集设备（17）记录全息图，并在计算机中（18）对所记录的全息图进行快速傅里叶变换得到物体（7）的再现像；通过三个干涉滤波片（3）、（4）和（5）对白光光源进行滤波，分别使用所产生的对应红色、绿色和蓝色光波段的准单色光作为系统照明光源，并记录三幅全息图，在计算机（18）中分别对三幅全息图进行再现，并通过彩色图像放大倍率配准算法以及彩色图像横向位置配准算法对三幅再现像进行配准，获得物体（7）的真彩色三维再现像。