Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Phase retrieval without phase unwrapping for white blood cells in deep-learning phase-shifting digital holography

Jin Shuyang, Xu Xiaoqing, Chen Jili, Ni Yudan

Optica Applicata

|

2023

|

Vol. 53, nr 1

127--140

EN

Phase retrieval and phase unwrapping are the two important problems for enabling quantitative phase imaging of cells in phase-shifting digital holography. To simultaneously cope with these two problems, a deep-learning phase-shifting digital holography method is proposed in this paper. The proposed method can establish the continuous mapping function of the interferogram to the ground-truth phase using the end-to-end convolutional neural network. With a well-trained deep convolutional neural network, this method can retrieve the phase from one-frame blindly phase-shifted interferogram, without phase unwrapping. The feasibility and applicability of the proposed method are verified by the simulation experiments of the microsphere and white blood cells, respectively. This method will pave the way to the quantitative phase imaging of biological cells with complex substructures.

2

Fast phase reconstruction in off-axis digital holography with zero-order term suppression

Luan Guangyu, Shan Mingguang, Zhong Zhi, Xia Bai

Optica Applicata

|

2020

|

Vol. 50, nr 3

425--432

EN

A fast phase reconstruction method (FPRM) employing a free-sample hologram can improve the efficiency of phase reconstruction in off-axis digital holography. However, the space-bandwidth product is still confined by spectrum aliasing in the hologram owing to the zero-order term. In this paper, we propose an FPRM that features an efficient zero-order term suppression method called the average gray that can eliminate spectrum shifting. We can implement phase reconstruction by considering both speed and the space-bandwidth product. We verified the validity of our approach for off-axis digital holography using laser and white-light illumination.

3

Spatiotemporal multiplexing method for visual field of view extension in holographic displays with naked eye observation

Finke G., Kujawińska M., Kozacki T., Zaperty W.

Opto-Electronics Review

|

2016

|

Vol. 24, No. 3

117--125

EN

In this paper we propose a method which allows to overcome the basic functional problems in holographic displays with naked eye observation caused by delivering too small images visible in narrow viewing angles. The solution is based on combining the spatiotemporal multiplexing method with a 4f optical system. It enables to increase an aperture of a holographic display and extend the angular visual field of view. The applicability of the modified display is evidenced by Wigner distribution analysis of holographic imaging with spatiotemporal multiplexing method and by the experiments performed at the display demonstrator.

4

Simultaneous measurement of refractive index and thickness for optically transparent object with a dual-wavelength quantitative technique

Xu X., Wang Y., Xu Y., Jin W.

Optica Applicata

|

2016

|

Vol. 46, nr 4

597--605

EN

We present a new dual-wavelength quantitative measurement approach that can be employed for simultaneously measuring both the refractive index and the thickness of the homogenous specimen. This method is realized by dual-wavelength in-line phase-shifting digital holography, and then the phase images are obtained by using four-phase step algorithm for each wavelength separately. Based on computer simulation technology, the feasibility and the effectiveness of our proposed method are demonstrated by comparing our simulation results with the experimental results of the spherical silica bead and the red blood cell, respectively. Our work will provide some guidance in the experimental research for transparent phase objects.

5

LCoS spatial light modulators as active phase elements of full-field measurement systems and sensors

Kujawinska M., Porras-Aguilar R., Zaperty W.

Metrology and Measurement Systems

|

2012

|

Vol. 19, nr 3

445-458

EN

Spatial light modulators (SLM) are devices used to modulate amplitude, phase or polarization of a light wave in space and time. Current SLMs are based either on MEMS (micro-electro-mechanical system) or LCD (liquid crystal display) technology. Here we report on the parameters, trends in development and applications of phase SLMs based on liquid crystal on silicon (LCoS) technology. LCoS technology was developed for front and rear projection systems competing with AMLCD (active matrix LCD) and DMD (Digital Mirror Device) SLM. The reflective arrangement due to silicon backplane allows to put a high number of pixels in a small panel, keeping the fill-factor ratio high even for micron-sized pixels. For coherent photonics applications the most important type of LCoS SLM is a phase modulator. In the paper at first we describe the typical parameters of this device and the methods for its calibration. Later we present a review of applications of phase LCoS SLMs in imaging, metrology and beam manipulation, developed by the authors as well as known from the literature. These include active and adaptive interferometers, a smart holographic camera and holographic display, microscopy modified in illuminating and imaging paths and active sensors.

6

Holokamera terahercowa

Rembielińska A., Pisarek J.

Pomiary, Automatyka, Komputery w Gospodarce i Ochronie Środowiska

|

2010

|

nr 4

21-26

PL

W pracy przedstawiono koncepcję nowego typu skanera terahercowego, w którym do tworzenia wirtualnego obrazu równocześnie wykorzystano algorytmy holografii cyfrowej, holograficznych sieci neuronowych i pewne idee odwzorowania tomograficznego. Wytworzony obraz wirtualny jest obrazem trójwymiarowym o może być przetwarzany typowymi metodami stosownymi w syntezatorach obrazu stosowanych w grach komputerowych, a jego fragmenty mogą być analizowane klasycznymi technikami rozpoznawania obiektów. Powinno to ułatwić automatyzację procesu analizy pozyskiwanych skanerem informacji.

EN

The idea of the new type of the a terahertz scanner is in the paper presented. Algorithms of the digital holography, holographic neural networks and certain ideas of the tomographic image construction are simultaneously used. Produced virtual the image is three-dimensional and can be converted with use of methods suitable to synthesisers of the picture typical for computer games. Any fragment of this 3D picture can be analysed by classical techniques of the objects diagnostics. This make easier the automatization of processes of analysis of the information with the scanner gained.

7

Digital holography in flatness and crack investigation

Abdel Maaboud N. F., El-Bahrawi M. S., Abdel-Aziz F.

Metrology and Measurement Systems

|

2010

|

Vol. 17, nr 4

583-587

EN

Digital holography (DH) which is the technology of acquiring and processing measurement data via a CCD camera is spreading to industrial applications, finds wide employment in engineering problems of testing and investigation. In this paper, a simple digital holographic system, comprising a He-Ne laser source, CCD camera and analyzing software, is used for testing surface flatness and detecting the presence of a propagating crack on the surface plane and the effect of the crack on the neighborhood. Phase variations across the surfaces planes are extracted to represent the surface deviation from a reference plane. The analysis methods differ according to the interference fringes in the recorded holograms. Both fringe tracking and Fourier transform with phase unwrapping methods are used in the interpretation of interferometric fringe patterns.

8

Optoelektroniczna rekonstrukcja hologramów cyfrowych

Michałkiewicz A., Kujawińska M.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2009

|

Vol. 50, nr 1

120-128

PL

W artykule przedstawiono przegląd najnowszych prac dotyczących optoelektronicznej rekonstrukcji hologramów cyfrowych (HC) oraz jej podstawy teoretyczne i eksperymentalne. Przeanalizowano możliwości zastosowania przestrzennych modulatorów światła, a w szczególności modulatorów ciekłokrystalicznych na krzemie do rekonstrukcji HC oraz przeanalizowano źródła błędów i obniżenia jakości rekonstruowanych obrazów. Zaproponowano metody ich zmniejszenia, a także omówiono możliwość zastosowania optoelektronicznej rekonstrukcji hologramów obiektów trójwymiarowych do ich monitorowania dla celów multimedialnych i metrologicznych.

EN

In the paper the review of research works on the optoelectronic reconstruction of digital holograms (DH) as well as its theoretical and experimental fundamentals are presented. The possibility to apply spatial light modulators, specifically the liquid crystal on silicon LCOS SLM for DH reconstruction and the analysis of sources of errors and lowering the quality of reconstruction are discussed. The methods for improving the quality of reconstructed images are presented. The possible applications of optoelectronic reconstruction of 3D objects from digital holograms for multimedia and optical metrology are discussed.

9

Full-field optical metrology and sensing: from micromeasurements to monitoring of civil engineering structures

Kujawińska M.

Pomiary Automatyka Robotyka

|

2008

|

R. 12, nr 2

99--110

EN

In the paper we present recent trends in full-field optical metrology. The systems based on classical interferometry, digital holography, grating interferometry interferometric and photoelastic tomography and fringe/Gray code projection applied to static and dynamic objects studies are presented. Opto-numerical methodologies for novel materials studies and MEMS, MOEMS analysis are described including LCOS SLMs based active interferometers and digital holographic systems. The designs of novel interferometric and holographic cameras and their usage in outdoor conditions are presented. The concept of new generation of waveguide based full-field microinterferometers for micro-optics characterization is discussed and the progress on their realization is reported. Also 3D/4D data capture and processing systems for computer graphics, virtual reality and industry are presented. Numerous examples of measurement results and their applications in engineering illustrate the importance of progress in this field.

PL

W pracy zaprezentowano współczesne trendy w optycznej metrologii w zastosowaniach do mikromechaniki, optomechatroniki i monitorowania struktur inżynierskich. Przedstawiono systemy bazujące na metodach: klasycznej interferometrii, cyfrowej holografii, interferometrii siatkowej, projekcji prążków i korelacji obrazu. Zaprezentowano optonumeryczne metodyki badania nowych materiałów i systemów MEMS/MOEMS wykorzystujące m.in. aktywną interferometrię i cyfrową interferometrię holograficzną. Przedstawiono nowe układy kamer interferometrycznych i holograficznych oraz ich wykorzystanie poza laboratorium. Przedyskutowano koncepcję nowej generacji mikrointerferometrów falowodowych oraz przedstawiono stan zaawansowania ich realizacji. Dodatkowo zaprezentowano system pomiaru kształtu i deformacji obiektów trójwymiarowych oraz ścieżkę przetwarzania danych wspomagającą ten system. Przedstawiono również koncepcję połączenia w przemysłowych pomiarach kształtu możliwości maszyn współrzędnościowych i polowych systemów optycznych bazujących na cyfrowej projekcji prążków.

10

Simulation of the object phase imaging using hologram apodization in digital holography

Bartold J., Jóźwicki R.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2004

|

Vol. 45, nr 8-9

262-265

EN

Digital holography is a useful method to measure the shape of rough surfaces with high accuracy. However, because of a small number of CCD camera pixels and small detector matrix size, large fluctuations in the reconstructed phase image arise generated by diffraction phenomena. In the paper the numerical analyses of the influence of the hologram apodization on phase images are presented. Especially various types of apodization functions are considered to find improvements of reconstructed phase images. The analyses are based on the full holographic imaging simulation.

PL

Holografia cyfrowa jest użyteczną metodą wykorzystywaną w pomiarach kształtu powierzchni chropowatych z wysoką dokładnością. Z uwagi na małą liczbę pikseli matrycy detektorów kamery CCD i małe wymiary tej matrycy w rekonstruowanym obrazie przedmiotów fazowych pojawiają się znaczne fluktuacje, będące następstwem zjawiska dyfrakcji. W artykule zamieszczone są analizy numeryczne odwzorowania holograficznego pozwalające badać wpływ apodyzacj i hologramu na rekonstrukcję fazy. Przedstawione są różne funkcje apodyzujące w celu ustalenia możliwości wykorzystania tej metody do poprawy jakości odwzorowania.

11

Reconstruction of digital hologram by means of liquid crystal on silicon (LCOS) spatial light modulator

Michałkiewicz A., Kujawińska M.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2004

|

Vol. 45, nr 8-9

278-280

EN

One of the methods to obtain 3D objects visualization is holography. The recent progress in CCD/CMOS cameras provides quick development of digital holographic recording. Optoelectronic reconstruction of digital holograms can be realized by means of variety of spatial light modulators, however each of them suffers several limitations due to big pixel size, Iow diffraction efficiency and noise. In the paper high efficiency liquid crystal on silicon (LCOS) spatial light modulator is proposed as the novel solution for optoelectronic holographic reconstruction. The experiments on reconstruction of various types of holograms by means of LCOS are demonstrated.

PL

Jedną z metod wizualizacji obiektów trójwymiarowych jest holografia. W ostatnich latach nastąpił postęp w technologii kamer CCD/CMOS, który umożliwił szybki rozwój holografii cyfrowej. Optoelektroniczna rekonstrukcja hologramów cyfrowych realizowana jest za pomocą szeregu przestrzennych modulatorów światła, jednakże większość z nich charakteryzują takie wady jak: zbyt duże wymiary piksela, niska wydajność dyfrakcyjna, powielanie obrazu oraz szumy. W artykule zaproponowano zastosowanie wysoko wydajnego ciekłokrystalicznego przestrzennego modulatora światła na krzemie do optoelektronicznej rekonstrukcji hologramów. Przedstawiono wyniki odtworzenia różnych typów hologramów w układzie z LCOS.

12

Fringe projection system using holographic registration to measure the surface shape and deformation

Prytulak M., Kozacki T., Jóźwicki R.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2004

|

Vol. 45, nr 8-9

290-292

EN

In the paper a novel, simple and inexpensive setup for surface shape and deformation measurements is proposed. The method uses fringe projection combined with digital holography. First a fringe image projected onto the surface under the test is registered using digital holography without any optical system. Next, the fringe image is reconstructed from the hologram allowing the determination of the surface shape. Small displacements are measured with digital holographic interferometry and larger ones comparing the shapes determined for two object states. The results obtained by experimental means together with a discussion about the limitations and further possibilities are presented.

PL

W pracy proponowana jest nowa metoda pomiaru kształtu i deformacji powierzchni. Bazuje ona na układzie projekcji prążków interferencyjnych oraz holografii cyfrowej. Obraz prążkowy jest projektowany na powierzchnię badanego przedmiotu i rejestrowany przy użyciu holografii cyfrowej bez używania obiektywu odwzorowującego. Następnie interferogram jest rekonstruowany z hologramu i używany jest do wyznaczenia kształtu powierzchni. Małe deformacje powierzchni wyznaczane są za pomocą techniki interferometrii holograficznej, natomiast większe przez porównanie dwóch kształtów wyznaczonych dla różnych stanów przedmiotu badanego. Artykuł zawiera wyniki przeprowadzonych badań wraz z dyskusją na temat zdolności pomiarowej oraz ograniczeń prezentowanej metody.

13

Digital holography of Gaussian beams

Jóźwicki R., Prytulak M.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2004

|

Vol. 45, nr 8-9

287-290

EN

There are two methods to reconstruct images in digital holography, they are based on the Fresnel approximation and the convolution approach. Both of them require however digital reconstruction of image field distributions at a chosen image plane. Such methods do not allow the formulation of general conclusions concerning the image quality. In this paper full registration and reconstruction processes of gaussian beams in analytical forms are described. The formulae received allow the determination of fields in the whole paraxial space of the holographic system. Additionally, it can be accomplished for four components of the diffraction field independently.

PL

W cyfrowej holografii istnieją dwie metody rekonstrukcji obrazów, a mianowicie przybliżenie Fresnela i metoda splotowa. Obie te metody wymagają jednak cyfrowego wyznaczania zespolonych pól w wybranej płaszczyźnie. Takie podejście nie pozwala na formułowanie ogólnych wniosków dotyczących jakości odwzorowania holograficznego. W artykule opisano analitycznie cały proces odwzorowania holograficznego dla wiązek gaussowskich. Otrzymane zależności umożliwiają wyznaczanie pól rejestrowanych i rekonstruowanych w całej przestrzeni przyosiowej. Ponadto analiza odwzorowania może być dokonana niezależnie dla każdego z czterech składowych pola rekonstruowanego.

14

Improvement methods of reconstruction process in digital holography

Paśko S., Jóźwicki R.

Opto-Electronics Review

|

2003

|

Vol. 11, No. 3

203-209

EN

Problems of quality improvement in holographic images and a reconstruction time reduction are discussed. The convolution and Fresnel approaches are presented. For both methods the algorithm improvement is proposed. Basing on a special transmittance function calculation, a computation time significantly decreases. For the Fresnel approximation, an autocorrelation factor from the reconstructed image is removed. The presented ideas are illustrated by exemplary images for each step of computation. Advantages and disadvantages of the methods are discussed.

15

Novel Fourier approach to digital holography

Paśko S., Jóźwicki R.

Opto-Electronics Review

|

2002

|

Vol. 10, No. 2

89-95

EN

A complete simulation procedure of the holographic process using Fourier approach is proposed. The algorithm elaborated allows determining the field distributions in the object and hologram Fresnel regions. To show some advantages of the method proposed one-dimensional computer simulations for a simple amplitude object case using Fresnel and Fourier holographic configurations are presented. The usefulness of the algorithm for image reconstruction from a hologram registered by CCD camera is demonstrated.

16

Digital holography and holographic interferometry

Kreis T. M.

Machine Graphics and Vision

|

1999

|

Vol. 8, No. 4

611-624

EN

Holography is a method for three-dimensional imaging frequently used in metrology and nondestructive testing. Up to now both the generation of the holograms as well as the reconstruction of the wavefields was performed optically. In digital holography optically generated Fresnel- or Fraunhofer holograms are recorded by a CCD array. The reconstruction of the wavefields is done digitally by image processing methods based on the mathematical concept of the diffraction integral. Two approaches to its numerical solution are the finite discrete Fresnel transform and a procedure employing the convolution theorem. Both approaches result in a complex field from which intensity and phase can be determined. In digital holographic interferometry the sign-correct interference phase distribution is computed with high accurancy by subtraction of two numerically reconstructed phase distributions.