Direct Inversion of Digital 3D Fraunhofer Holography Maps
微分傅里叶全息术（DFH）给出了夫琅和费区衍射反问题的精确数学解。在第一篇出版物[1]之后，差分傅里叶全息术被成功地应用于许多实验中，以获得关于二维（2D）图像的振幅和相位信息。在这篇文章中，我们证明了数字的可能性，也适用于调查未知的三维物体的差分跳频。第一个模拟是针对双螺旋结构加上作为参考对象的直线进行的。
2015-05-11 physics.optics
Synthetic-aperture experiment in the visible with on-axis digital heterodyne holography
我们发展了一种新的同轴数字全息技术--外差全息术。这种技术的分辨率主要受记录在二维光电探测器上的数据量的限制，即，像素的数量和大小。我们证明，它是可能的，以增加记录的数据量的分辨率线性孔径合成雷达技术，但与光学全息领域。
2011-12-23 physics.optics
Imaging of a vibrating object by Sideband Digital Holography
我们利用边带数字全息术对振动物体的振幅进行了定量测量。由物体散射的光上的频率边带，偏移n倍的振动频率，选择性地检测外差全息术，并计算不同阶数n的物体的图像。已经观察到高达n=120的阶数，允许测量明显大于光波长的振荡幅度。利用每个n值的强度零点的位置，我们重建了物体振动的形状。
2009-03-13 physics.optics
Single-pixel digital "ghost" holography
自其发现以来，“鬼”衍射现象已成为一种非传统的光学成像技术，具有非常有前途的优势。然而，提取结构化和真实物体的强度和相位信息仍然是一个挑战。在这里，我们表明，通过采用标准数字全息术的概念，可以用单像素配置记录“幽灵”全息图。提出的零差方案使相位成像具有纳米深度分辨率、三维聚焦能力，并且显示出高的信噪比。
2013-05-30 physics.optics
Single Shot Digital Holography Using Iterative Reconstruction with Alternating Updates of Amplitude and Phase
本文提出了一种利用迭代重建交替更新的方法来改善Single Shot数字全息图的振幅和相位重建。这种方法允许灵活地将不同的先验应用于幅度和相位，改善了具有低幅度的图像区域中的相位重建，并且不需要用于正则化的相位展开。体模仿真和光栅样品的实验测量都表明，所提出的方法有助于降低噪声和解决更精细的功能。该技术对数字全息重建图像的改善将有利于数字全息的许多应用。
2016-10-02 physics.optics
Digital Holography at Shot Noise Level
通过适当的数字全息装置的布置，结合离轴几何结构和相移记录条件，在实时实验中可以达到理论上的散粒噪声极限，我们研究了这个极限，并表明它对应于用于重建全息图像的整个帧序列中的每像素1个光电子。我们还表明，Monte Carlo噪声合成到高照度下测量的全息图上，使在非常弱的照度下测量的实验全息图的准确表示。这些结果进行了实验验证。
2012-06-07 physics.optics
Digital in-line holography with an elliptical, astigmatic Gaussian beam : wide-angle reconstruction
我们证明在本文中，在椭圆形，高斯光束的物体移位的效果不影响用于重建的粒子或另一个不透明的对象在该领域的全息图像的最佳分数阶。模拟和实验结果。
2012-12-20 physics.optics
Resolution enhancement in digital holography by self-extrapolation of holograms
通常认为，数字全息术中的分辨率受到捕获的全息记录的尺寸的限制。在这里，我们提出了一种方法来规避这一限制，通过自外推实验全息图超出实际捕获的区域。这是通过首先填充全息图的周围环境，然后进行迭代重建过程来完成的。因此，超出实验检测区域的波前被恢复，并且全息图重建显示出增强的分辨率。为了证明这一概念的力量，我们将其应用于模拟以及实验全息图。
2017-01-22 physics.optics
Fish embryo multimodal imaging by laser Doppler digital holography
提出了一种与正置显微镜相结合的激光多普勒成像方案。定量多普勒成像的速度规范和方向，以及振幅对比无论是斑马鱼肉或脉管系统的证明。
2015-01-07 physics.optics
Suppression of DC term in Fresnel digital holography by sequence subtraction of holograms
提出了一种抑制菲涅耳数字全息再现像直流项的实验方法。在这种方法中，同一物体的两个全息图被顺序捕获并相减。由于这两个全息图是在不同时刻捕获的，因此它们对于噪声的波动彼此略有不同。在从减法全息图再现的图像中，DC项被抑制，同时两个虚拟和实像被成功地再现。该方法可用于提高菲涅耳数字全息图的再现像质。
2016-04-12 physics.optics
Digital in-line holography in thick optical systems: application to visualization in pipes
在本文中，我们应用数字同轴全息术，通过一个厚的平凹管道成像不透明的物体。考虑不透明纤维和不透明颗粒。利用广义菲涅耳变换，推导出CCD传感器面内光强分布的解析表达式。\textbf{The proposed model has the ability to deal with various pipe shape and thickness and compensates for the lack of versatility of classical DIH models. Holograms obtained with a 12 mm thick plano-concave pipe are then reconstructed using fractional Fourier transform (FRFT).}这种方法可以让我们摆脱散光。数值和实验结果。
2012-12-20 physics.optics
Twin image elimination in digital holography by combination of Fourier transformations
提出了一种利用组合傅里叶变换消除同轴数字傅里叶全息中孪生像的新方法。代替仅记录物体的傅里叶变换全息图，我们提出通过同时记录具有适当加权系数的物体的傅里叶变换和逆傅里叶变换的全息图来记录组合傅里叶变换全息图。通过适当的组合傅里叶逆变换和加权系数的选择，消除了孪生像。提出了一种记录组合傅里叶变换全息图的光学结构。仿真结果证明了孪生像消除的可行性。全息图再现对物体的相位像差敏感，从而为全息相位传感开辟了一条道路。
2013-11-23 physics.optics
Incoherent digital holograms acquired by interferenceless coded aperture correlation holography system without refractive lenses
基于编码孔径相关全息术的原理，提出了一种无透镜、无干涉的非相干数字全息术。通过这种技术获得的数字全息图包含了一些观察场景的三维图像。利用类随机编码相位掩模（CPM）对点物体衍射的光进行调制，并将强度图案记录和合成为点扩散全息图（PSH）。使用相同的CPM通过将针孔移动到所有可能的轴向位置来创建PSH库。由数码相机记录从放置在PSH库的轴向限制内的物体通过相同CPM衍射的强度。这次记录的强度被合成为物体全息图。通过将物体全息图与PSH库的相应分量互相关来重建物体在任何轴向平面处的图像。附加到图像的重建噪声通过各种方法被抑制。对多平面厚目标的重建结果与常规透镜成像进行了比较。
2017-08-01 physics.optics
Direct-Write Digital Holography. Development and research of a hologram printer
第一章简要介绍了全息术的发展历史，并对本文进行了概述。第二章将对全息术进行更详细的描述，并讨论数字全息术。第三章探讨了一个一步单色全息打印机的设计，能够产生白光可见的透射全息图创建的帮助下的LCOS显示系统和打印的点阵序列。所采用的透镜系统包括一个微透镜阵列和一个无焦中继望远镜，这两个定量检查，以最大限度地提高最终的全息图像的对比度，衍射效率和景深。散斑减少技术及其适用于脉冲数字全息的简要概述，以及使用微透镜阵列，以减少散斑效应的实验结果。第四章分析了全息像元角强度分布的副作用，并结合实例进行了分析。第5章探讨了提高全息打印机打印速度和分辨率的方法。第六章介绍了一个温度-能量反馈系统的分析和设计，以校正由于温度变化引起的模式拍频引起的脉冲激光不稳定性。第7章总结了这项工作，并讨论了今后可能的发展。
2009-02-03 physics.optics
Single-shot optical imaging through scattering medium using digital in-line holography
通过复杂介质的非侵入性和单次全息成像是技术上具有挑战性的，因为随机光散射显著地扰乱光学信息。最近，已经提出了几种方法来解决这个问题。然而，它们需要光学传输矩阵的复杂测量，或者现有技术仅检索强度信息。在这里，我们提出并实验证明了一种基于数字同轴全息术的散斑强度的自相关相结合的散射层的单次拍摄成像的全息方法。使用一个简单的光学配置和实验过程中，所提出的方法能够检索位于散射介质后面的任意平面的物体的复振幅图像。该技术在生物医学成像、深层组织显微镜和通过混浊介质的3D成像中具有潜在的应用。
2016-03-24 physics.optics
Terahertz in-line digital holography of dragonfly hindwing: amplitude and phase reconstruction at enhanced resolution by extrapolation
我们在这里报告太赫兹（THz）数字全息术的生物标本。基于2.52THz CO2泵浦的THz激光器和热释电阵列探测器，建立了连续波THz同轴全息装置。介绍了一种新的热释电阵列探测器像素真实强度值的统计方法。从一张同轴全息图上同时再现了一只蜻蜓后翅的吸收像和相移像。此外，我们应用相位恢复程序，以消除孪生图像和提高分辨率的重建全息外推超出探测器区域。观察到的最细微特征是35 μm宽的横脉。
2014-06-24 physics.optics
Numerical heterodyne holography with two-dimensional photodetector arrays
本文提出了一种新颖的数字全息外差方法，它依靠二维外差探测来记录场的相位和振幅。该技术已在尺寸高达13毫米的物体上进行了测试。进行一致性检查，并计算高分辨率图像。我们展示了空间滤波器选择适当采样的近轴光子的要求。外差全息术在视场和分辨率方面都优于离轴数字全息术。
2011-12-21 physics.optics
Vibration of low amplitude imaged in amplitude and phase by sideband versus carrier correlation digital holography
边带全息术可用于获得振动物体的关于振动的载波（E0）和边带（E1）频率的场图像（E0和E1）。我们在这里建议依次记录E0和E1，并对相关性E1 E * 0进行成像。我们表明，这种相关性是不敏感的相位有关的物体的粗糙度和直接反映的机械运动的相位。通过对相邻像素上的相关性进行平均，可以改善信噪比。实验验证与振动立方体的木材和单簧管簧片。在2 kHz时，可检测到振幅低至0.01 nm的振动。
2015-01-29 physics.optics
High sampling rate single-pixel digital holography system employing a DMD and phase-encoded patterns
提出一种基于DMD和相位编码图案的高采样率单像素数字全息系统，利用DMD高速切换和计算机生成全息图实现快速复振幅记录与重建，并能在漫射器存在时恢复相位和振幅信息。
2024-02-06 physics.optics
Solution for the finite space-bandwidth limitation in digital holography
本文提出通过角度调制分析混叠副本、上采样去除高阶衍射并结合学习去噪，实现仅用低分辨率全息图重建高分辨率图像，突破数字全息空间带宽限制。
2025-06-22 physics.optics
Experimental Investigation of Mode Diversity Reception Using an Optical Turbulence Generator and Digital Holography
模式分集接收的实验研究，使用光学湍流发生器，离轴数字全息，和数字解复用。结果证实，当在湍流条件下，特别是光束漂移下，使用多模光纤而不是单模光纤接收光场时，光纤耦合效率提高。通过接收附加模式来降低耦合损耗。
2022-06-24 eess.SP physics.optics
Coloured Digital Terahertz Holography Within 1.39-4.25 THz range
本研究实现1.39-4.25 THz频段的彩色数字太赫兹全息术，采用多频光泵浦分子太赫兹激光器记录全息图，结合相移方法去除DC项与共轭光束干扰以提升重建质量，可用于低吸收物体如堆叠石墨烯层的检测。
2023-11-07 physics.optics
(DH) Noise and Signal scaling factors in Digital Holography in week illumination: relationship with Shot Noise
我们进行了离轴外差全息与非常弱的照明记录全息图的对象和没有对象照明在同一采集运行。我们已经实验研究，如何重建的图像信号（有照明）和噪声背景（没有）规模与全息采集和重建参数，即帧数，和重建空间滤波器的像素数。第一个参数与时间上的检测的频率带宽有关，第二个参数与空间上的带宽有关。信号与背景的比率大致上像时间和空间上的带宽的倒数那样变化。我们还比较了噪声背景与蒙特卡罗模拟计算的理论散粒噪声背景。实验和蒙特卡罗噪声背景吻合得很好。
2012-10-15 physics.optics
Ultrahigh-speed digital holography for quantitative Doppler imaging of the human retina
本文提出利用超高速数字全息术与前向散射模型进行眼底确定性信号分析，实现视网膜主要面内动脉绝对血流量的定量多普勒成像。
2025-04-14 physics.ins-det physics.med-ph physics.optics
Optical Field Characterization using Off-axis Digital Holography
角分辨数字全息是一种实时表征空分复用器件和光纤全光场（振幅和相位）的技术，本文描述了一个6模光子灯笼。
2022-01-30 eess.IV physics.optics
Dual-Comb Hyperspectral Digital Holography
全息照相术一直具有特殊的吸引力，因为它能够记录和显示三维空间信息。在这里，我们展示了如何通过同时使用大量精确定义的光学频率的窄激光线来增强数字全息的能力。使用基于两个频率梳略有不同的重复频率和一个无透镜的相机传感器的干涉仪，我们记录随时间变化的空间干涉图案，产生光谱超立方体的复杂全息图，揭示，为每个梳线频率，振幅和相位的散射波场。与以前的多色全息和低相干全息不同，（包括使用频率梳），双梳全息术中的宽光谱带宽和高时间相干性的独特协同作用开辟了新颖的光学诊断，诸如在没有干涉相位模糊的大距离上的精确尺寸计量，或者具有高光谱分辨能力的高光谱三维成像，如我们通过吸收气体的分子选择性成像所示。
2021-05-02 physics.app-ph physics.optics
Alignment of Free-Space Coupling of Few-Mode Fibre to Multi-Mode Fibre using Digital Holography
离轴数字全息术用于在自由空间光学装置中将少模光纤对准到多模光纤。仅基于功率耦合测量的对准不能保证低的模式相关损耗。所提出的对准方法能够实现具有低模式相关损耗和串扰的可靠光纤耦合。
2022-06-24 eess.SP physics.optics
Nanometer-precision surface metrology of millimeter-size stepped objects using full-cascade-linked synthetic-wavelength digital holography using a line-by-line full-mode-extracted optical frequency comb
本文提出全级联合成波长数字全息术（FCL-SW-DH），利用逐线提取的300个光学频率梳模式生成细步宽幅级联链接，在14.85 mm最大轴向范围内实现了对毫米级阶梯物体6.1 nm轴向不确定度的纳米精度表面计量。
2023-01-25 physics.optics
Shedding Light on Diatom Photonics by means of Digital Holography
硅藻是世界海洋中最主要的植物光合细菌之一，它们的外部二氧化硅投资，类似于人造光子晶体，有望在光操纵中发挥积极作用。数字全息允许研究与光的圆筛藻细胞壁的相互作用，重建细胞质内的光限制，条件是很难通过标准显微镜访问。传播光束在定量相位和强度方面的完整表征消除了关于光的起源的长期模糊性。根据活细胞对环境的反应行为对数据进行了讨论。
2012-11-21 physics.bio-ph physics.optics
Exploiting Angular Multiplexing for Polarization-diversity in Off-axis Digital Holography
数字全息测量的是器件的复杂光场和传输矩阵，偏振分集通常通过空间复用来实现。我们引入角度复用，以增加光学设置的灵活性。相比之下，对于光子灯笼，测量了串扰和模式相关损耗的类似值。
2020-10-27 eess.IV eess.SP physics.optics
Parallel Phase-shifting Digital Ghost Holography
针对数字全息鬼成像需多次相移测量的问题，提出利用并行相移光学与偏振分束器同时获取四幅干涉图，在不增加测量次数下重建复振幅，并经实验验证有效性。
2025-05-22 physics.optics
Exploring shot noise and Laser Doppler imagery with heterodyne holography
外差全息术是数字全息术的一种变体，其中信号臂和参考臂的光学频率可以通过声光调制器自由调节。外差全息是一种非常通用和可靠的全息技术，它能够在非常低的信号水平下达到散粒噪声的灵敏度极限。频率调谐使外差全息术成为一种能够分析各种运动的激光多普勒成像技术。
2012-06-07 physics.optics
Electro-optic frequency combs for multi-wavelength digital holography with high dynamic range
University of Freiburg（弗赖堡大学）；Fraunhofer Institute for Physical Measurement Techniques（弗劳恩霍夫物理测量技术研究所）
本文提出了一种基于电光频率梳的多波长数字全息成像系统，实现高动态范围的表面形貌测量。
2026-02-27 physics.optics
Phase retrieval combined with digital holography
我们提出了一种新的方法，从两个强度测量在傅立叶平面的实和复值图像重建：未知图像的傅立叶幅度，和所产生的原始信号与参考光束的叠加的干涉图案的强度。这种方法可以在数字全息中提供显著的优点，因为它对参考光束的要求不那么严格。特别地，它不需要所寻找的信号和参考光束之间的空间分离。此外，不需要精确地知道参考光束，并且实际上，参考光束可能包含严重的误差，而不会导致重建质量的劣化。数值模拟证明了重建的速度和质量。
2012-03-05 physics.comp-ph physics.data-an physics.optics
Phase and Amplitude single-shot measurement by using heterodyne time-lens and ultrafast digital time-holography
时间成像系统是单次观测具有不规则和超快动态的光学信号的杰出工具。它们允许以飞秒分辨率记录长时间窗口，并且不依赖于复杂的算法。然而，同时记录振幅和相位仍然是这些系统的一个公开的挑战。在这里，我们提出了一种新的外差时间透镜安排，有效地记录复杂信号的幅度和相位，同时保持经典的时间透镜系统的性能（$\sim 200$ ~fs）和视场（几十ps）。相位和时间被编码到相机的两个空间维度上。我们演示了我们的外差时间透镜的直接应用到被动式光场和光学流氓波产生的非线性传播的部分相干波内光纤。我们还展示了这种相位敏感的时间透镜系统如何使数字时间全息术能够以更高的时间分辨率（80 fs）进行。
2017-07-25 physics.ins-det physics.optics
Robust Digital Holography For Ultracold Atom Trapping
我们制定并实验验证了一种改进的算法，用于设计任意二维超冷原子全息陷阱。我们的方法建立在最好的以前可用的算法，MRAF，并在两个方面进行了改进。首先，它允许创建具有良好定义的背景势的全息原子陷阱。第二，我们的实验表明，对于创建免费的边缘文物的陷阱电位，重要的是要超越傅立叶近似建模光传播。为此，我们将充分亥姆霍兹传播到我们的计算。
2012-10-15 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.optics
Real-time digital holography of the retina by principal component analysis
我们证明了高品质的数字全息术的人类视网膜的实时快速相机和商品计算机硬件的可行性。高吞吐量渲染的数字菲涅耳全息图从光学获取的线内干涉图进行结合时间解调的全息图序列投影到数据导出的基础上，以区分本地窄带相干检测对比度，主要是由于血流和光学吸收，从虚假的干涉贡献。数字全息图是从16位、1024 × 1024像素的干涉图的持续输入流中计算出来的，这些干涉图以每秒500帧的速度记录下来，并通过主成分分析进行处理。这种时间信号解调方案包括在堆栈的32个连续的全息图投影到通过其时滞协方差矩阵的本征分解计算的基础上，它是每秒20次与商品计算机硬件执行。
2020-04-02 eess.IV physics.ins-det physics.med-ph
Is multiplexed off-axis holography for quantitative phase imaging more spatial bandwidth-efficient than on-axis holography?
数字全息显微镜是一种蓬勃发展的成像方式，吸引了相当大的研究兴趣，因为它不仅能够创建出色的无标记对比度，而且还提供了有价值的物理信息的密度和尺寸的样品与纳米级的轴向灵敏度。目前存在三种基本的全息记录几何结构，包括同轴、离轴和稍微离轴全息，它们中的每一种都能够在带宽使用和压缩容量方面实现各种架构。具体来说，离轴全息术和稍微离轴全息术允许空间全息图复用，从而能够将更多信息压缩到同一数字全息图中。在本文中，我们定义了一个效率得分用于分析各种可能的架构，并比较使用它们中的每一个获得的信噪比和均方误差，确定最佳的全息方法。
2019-03-28 eess.IV physics.optics
Three-dimensional neural network driving self-interference digital holography enables high-fidelity, non-scanning volumetric fluorescence microscopy
针对自干涉数字全息术轴向成像性能不佳的问题，提出3D深度神经网络模型，可同时抑制离焦噪声、提升空间分辨率和信噪比，实现无需扫描的高保真3D体积荧光显微成像。
2025-04-15 eess.IV physics.optics
Swept-source optical coherence tomography by off-axis Fresnel transform digital holography with an output throughput of 10 Giga voxels per second in real-time
我们展示了扫频源光学相干层析成像的实时高通量数字菲涅耳全息图渲染从光学获得的干涉图与高速相机。干涉图流相对于波长在空间上重新缩放，以补偿离散菲涅耳变换固有的视场膨胀。全息图是从16位、1024 × 1024像素的干涉图的输入流中计算出来的，这些干涉图是用数码相机以每秒512帧的速度记录下来的。所有计算均由NVIDIA TITAN Xp图形卡在单精度浮点复值数组（每正交32位）上执行。它允许以100亿体素/秒的速度持续计算1024 × 1024 × 256体素体积，并在用户选择的位置实时显示三个垂直切割，最高每秒38帧。
2020-03-19 eess.IV physics.optics
Multiplexed digital holography for fluid surface profilometry
本研究针对数字全息术在流体轮廓测量中应用不足的问题，提出基于DH反射测量法的复用方案，通过分离空间频域干涉图重建流体表面，可追踪波浪演化、表层蒸发等动态变化，拓展了数字全息术的应用场景。
2023-05-24 physics.flu-dyn physics.optics
High-speed full-color computer-generated holography using a digital micromirror device and fiber-coupled RGB laser diode
本研究提出一种使用数字微镜器件和光纤耦合RGB激光二极管的高速全彩计算全息方法，通过时分复用和平面波补偿实现高真实感三维视频显示。
2023-10-16 cs.GR physics.optics
Four dimensional phase unwrapping of dynamic objects in digital holography
我们提出了一种新的四维相位展开方法的时间推移定量相位显微镜，它允许重建的光学厚的物体，光学薄在一定的时间点和角度的看法。因此，我们使用所获取的动态定量相位分布的所有四个维度，除了x-y维度之外，还包括角度维度和时间维度。我们首先展示了这种算法在模拟数据上的能力，使重建质量相对于地面实况和现有的展开方法的量化成为可能。然后，我们证明了所提出的四维相位展开算法的适用性，通过实验捕获的双角度动态离轴全息图，同时记录两个角度的意见，使用复用的两个离轴全息图成一个单一的复用全息图。
2019-09-03 eess.IV physics.optics
Scanning-free three-dimensional fluorescent dipoles imaging by polarization self-interference digital holography (pSIDH)
针对传统偏振显微镜无法同时捕获三维结构与分子取向的问题，提出偏振自干涉数字全息术（pSIDH），实现无扫描三维体积偏振成像，提升测量精度，为生物复杂架构研究提供快速工具。
2025-04-15 physics.optics
Co-design of an in-line holographic microscope with enhanced axial resolution: selective filtering digital holography
共光路同轴数字全息术被认为是一种有价值的三维诊断技术，具有广泛的应用前景。这种配置是成本有效的，并且相对不受实验环境变化的影响。然而，由于其公共路径几何形状，所获取的全息图的信噪比是弱的，因为检测器（即CCD/CMOS传感器）动态的大部分被参考场信号占据，参考场信号的能量比被成像物体散射的场高几个数量级。由于它本质上是不可能修改的参考物场的能量比，我们提出了一个共同设计的方法（光学/数据处理）来解决这个问题。参考物场比通过在传统的同轴全息设置中添加4-f设备来调整，使得可以在保持物场几乎恒定的同时减少参考场的重量。理论分析的Cràmer-Rao下界相应的成像模型说明了这种方法的优点。这些下限可以渐近达到使用参数反问题重建。与经典的同轴全息设置相比，这种实现方式导致轴向定位精度（对于100 $μ$ m直径的球形物体）的60%增益。
2016-01-06 physics.ins-det physics.optics
Direct single-shot phase difference retrieval of two wavelength in off-axis digital holography
本研究提出一种单次双波长离轴数字全息直接相位差重建方法，无需单波长相位重建即可成像高台阶样本，经空气劈尖、30μm台阶及140μm玻璃板实验验证了有效性。
2025-07-29 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
Spectroscopic localization of atomic sample plane for precise digital holography
在数字全息中，相干散射光场可以进行体重建。通过将场重新聚焦到样品平面，稀疏分布的样品的吸收和相移轮廓可以同时在3D中推断。这种全息照相的优点对于冷原子样品的光谱成像非常有用。然而，与（例如，生物样品或固体颗粒），在激光冷却下的准热原子气体通常没有特征，没有尖锐的边界，使一类标准的数值重聚焦方法无效。在这里，我们扩展的重新聚焦协议的基础上的古伊相位异常的小相位对象，以自由原子样品。利用对探测条件变化鲁棒的冷原子的相干光谱相位角关系的先验知识，可以可靠地识别原子样品的“异相”响应，其在穿过样品平面的数字反向传播期间翻转符号以用作再聚焦标准。在实验上，我们确定了样品平面的激光冷却$^{39}$ K气体释放的微观偶极阱，与$δz\approx 1~{\rm μm}$ $\ll 2λ_p/{\rm NA}^2$轴向分辨率，与NA=0.3全息显微镜在$λ_p=770~$ nm探测波长。
2023-02-09 physics.atom-ph physics.ins-det physics.optics
Six-pack off-axis holography
我们提出了一个新的全息概念，命名为六包全息（6PH），在其中，我们压缩成一个单一的多路复用离轴全息图的放大率或分辨率的损失六离轴全息图。多路复用全息图包含具有六个不同取向的直离轴条纹，并且可以光学或数字地生成。我们表明，由于六个不同的复杂波前不重叠的空间频率域，他们可以完全重建。6PH允许超过50%的空间带宽消耗相比，目前提出的最好的复用方法的改进。我们期望6PH概念可用于各种应用，例如视场复用、波长复用、时间复用、用于超分辨率成像的复用等。
2019-04-02 physics.optics
True 3D reconstruction in digital holography
我们研究的性质，获得的3D图像的重放（或反向传播）的对象波从全息记录平面的原始对象体积。虽然全息图的记录涉及将信息从3D体积传输到2D检测器平面，但全息图的重放涉及从少得多的2D检测器像素在一组3D体素中创建信息，这乍一看似乎令人惊讶。我们指出，全息图重放过程是全息图形成过程的厄米转置（而不是逆），因此仅提供了对原始3D目标函数的近似。与此厄米转置属性的知识，我们展示了如何可以实现真正的三维图像重建通过正则化优化算法。本文给出的这种优化方法的数值例子表明，在弱散射近似下，原始物体的切片层析3D重建效果很好。特别地，重建的3D图像场在原始对象不存在的体素处具有接近零的数值。我们注意到，这种3D图像重建不能通过传统的物理重放过程来实现。在这个意义上，所提出的用于数字全息图像重建的方法超越了数字地模仿传统的基于膜的全息重放。这种重建方法在数字全息成像系统中有潜在的应用前景。
2020-04-16 eess.IV physics.optics
Holographic Digital Fourier Microscopy for Selective Imaging of Biological Tissue
本文提出了一种利用数字傅里叶全息术对生物组织等混浊介质中不同尺寸散射体进行选择性成像的方法。数字傅里叶显微镜（DFM）结合了傅里叶全息和高分辨率数字记录，在应用滤波以突出组织中感兴趣的散射体方面具有至关重要的灵活性。高分辨率数字全息图是傅里叶全息图帧的整理形成大尺寸复合全息图的结果。与应用于小尺寸物体成像的传统直接数字成像（例如相位显微镜）相比，预计DFM具有更高的信噪比。使用生物体模的傅立叶滤波能力的DFM的演示代表了本文的主要焦点。
2005-02-04 physics.bio-ph physics.optics
In situ Biological Particle Analyzer based on Digital Inline Holography
获得生物微粒的原位测量对于科学研究和许多工业应用（例如，早期发现有害藻华，监测发酵过程中的酵母菌）。然而，现有的方法仅限于提供具有足够准确性和信息的这些颗粒的及时诊断。在这里，我们介绍了一种使用机器学习辅助数字同轴全息（DIH）进行实时原位分析的新方法。我们的机器学习模型使用定制的YOLO v5架构，专门用于小生物颗粒的检测和分类。我们证明了我们的方法的有效性，在10种浮游生物的分析具有相当高的精度和显着减少处理时间相比，以前的方法。我们还应用我们的方法来区分四种代谢状态下的酵母细胞和两种菌株。我们的研究结果表明，该方法可以准确地检测和区分与代谢状态和菌株相关的细胞和亚细胞特征。这项研究证明了机器学习驱动的DIH方法作为一种敏感和通用的诊断工具的潜力，用于实时，原位分析生物和非生物颗粒。这种方法可以很容易地以分布式方式部署，用于工业规模的科学研究和制造。
2023-01-14 eess.IV physics.bio-ph physics.ins-det
Holographic imaging of unlabelled sperm cells for semen analysis: a review
人类和动物的雄性生殖健康是生物学研究的一个重要领域。为了表征精子细胞的形态、活力和浓度，这是表征它们的最重要参数，数字全息术被证明是一种有吸引力的技术。事实上，它是一种无标记、非侵入性和高分辨率的方法，能够对活标本进行表征。本文综述了数字全息技术在精液分析中的应用现状和最新成果，并探讨了数字全息技术在精液分析中的新应用。
2014-11-26 physics.bio-ph physics.med-ph physics.optics
Digital phase-only holography using deep conditional generative models
Cavendish Laboratory（卡文迪什实验室）；University of Cambridge（剑桥大学）
全息波整形在物理科学中有着广泛的应用，特别是在数字空间光调制器（SLM）的发展之后。数字全息术的一个关键挑战在于找到最佳的全息图案，该图案将入射激光束转换成共轭光学平面中的期望形状。现有的剧目的方法来解决这个逆问题是建立在迭代相位恢复算法，不考虑光学像差和理论模型的偏差。在这里，我们采用了一种无物理、数据驱动和概率的方法来解决这个问题。使用深度条件生成模型，如生成对抗网络（cGAN）或变分自动编码器（cVAE），我们近似给定目标激光强度模式的全息图的条件分布。为了减少问题的基数，我们训练我们的模型上的代理映射相关的8x8矩阵的复值空间频率系数，以确保100x100形状的强度分布记录在相机上。我们讨论了这个简化问题中仍然存在的“病态”程度，并比较了不同的生成模型架构找到重建给定强度图案的全息图的能力。最后，我们对我们的模型提出挑战，以推广到合成目标强度，其中匹配全息图的存在不能得到保证。我们设计了一个前向插值训练方案，旨在为模型提供在激光强度空间而不是全息图空间插值的能力，并表明这确实提高了模型在合成数据集上的性能。
2019-11-03 cs.CV eess.IV physics.comp-ph
Evaluation of laser diffraction-based particle size measurements using digital inline holography
测量小颗粒（如粉尘、液滴、气泡等）的尺寸分布对于环境科学、公共卫生、工业制造等领域的广泛应用至关重要。激光衍射（LD）是一种广泛用于此类应用的方法，它依赖于基于模型的反演，并对颗粒特性进行了基本假设。此外，简单的异地校准常常忽视速度差等采样偏差的存在，这引入了额外的误差来源。相比之下，数字内联全息（DIH），一个单一的相机相干成像技术，既可以测量颗粒尺寸分布，而不需要基于模型的反演，可以直接提供信息的颗粒的形状特征。在这项研究中，我们评估了性能的LD系统在表征多分散液滴在一个平面扇形喷雾使用原位DIH为基础的成像作为参考。两种技术的系统性差异进行了研究。提出了一种基于液滴轨迹的校正LD推断的粒径分布，以补偿所观察到的差异。我们使用NIST标准的多分散颗粒进行差分沉降验证校正，然后将校正应用于多分散喷雾液滴测量。校正提高了LD和DIH的液滴的大小分布之间的协议超过两个数量级，但与LD仍然低估了液滴的分数在尺寸超过~1 mm。这种低估可能与复杂的振荡和旋转运动的液滴不能忠实地捕获测量或建模的校正算法，没有额外的信息。
2021-03-13 physics.flu-dyn physics.ins-det physics.optics
