在离轴数字全息的应用研究中，将数字全息图视为单位振幅平面波照射下的光波场，利用1次快速傅里叶变换(FFT)计算菲涅耳衍射积分是最流行的物光波前重建方法(简称1-FFT法)。然而，用球面波为重建波，利用像平面滤波技术及角谱衍射理论，存在需要4次FFT的另一种波前重建方法(简称FIMG4FFT法)。基于快速傅里叶变换理论对这两种方法进行研究。结果表明，尽管FIMG4FFT重建方法需要进行4次FFT计算，却能用较少的计算资源高效率地重建同等质量的物光场。为便于实际应用，详细给出FIMG4FFT方法在彩色数字全息图像重建及物体微形变检测中的应用实例。

为提高哈特曼夏克波前传感器（HS-WFS）的光斑质心探测精度以实现光学系统的高精度波前检测，提出了一种有效的质心探测方法。该方法利用非线性滤波和窗口法对整幅光斑图像进行全局处理后，结合中值滤波、三次样条插值和自适应Otsu阈值法对单个光斑进行局部处理。分析了三次样条灰度插值点个数不同，探测精度和计算时间的变化规律。采用该方法探测了含有噪声的光斑图像，其质心探测误差仅为0.0442 pixel，比传统的非线性滤波、Otsu阈值法和探测窗口法探测精度分别提高了91.86%、87.97%和31.79%。对已知波像差的光学系统进行了仿真检测，得到的波前检测精度峰谷(P-V)值为0.0098 λ，精度均方根(RMS)值达到0.0027 λ。结果表明该方法能够提高质心探测精度，可用于高精度光学系统的检测。

具有斜率和坐标补偿的高精度波前重建

波前功率谱密度（PSD）是反映高功率激光系统中光学元件中、高频信息的重要参数之一。介绍了利用波前位相信息计算功率谱密度的方法，提出对空域应用汉宁窗的方法抑制因波前数据的突然截断导致频域出现的吉布斯噪声。针对空域加汉宁窗后波前数据能量会因汉宁窗的权重变化而变化的情况，推导了加窗前后PSD的均方根(RMS)值间的比例关系。对高功率激光驱动器使用光学元件的PSD进行了计算，结果表明，采用汉宁窗的方法能抑制吉布斯噪声，通过数据修正的方法可修正汉宁窗的权重分布不同对PSD计算结果的影响。

用部分补偿法检测非球面时，部分补偿透镜的优化设计是关键技术之一。针对这一难点，提出了一种以剩余波前斜率作为优化目标的基于Zemax的部分补偿透镜设计方法，分析了剩余波前斜率与干涉条纹密度以及弥散圆之间的关系，得到了弥散圆可以定量表征剩余波前斜率的结论，并将弥散圆半径作为优化函数。针对3种不同参数的非球面进行了部分补偿透镜的优化设计，设计结果表明，该方法可在保证干涉条纹可探测的前提下，简单、快速、全面直观地实现部分补偿透镜的优化设计，减小剩余波前斜率，降低干涉条纹密度，从而扩大干涉仪可测非球面面形误差的测量范围，提高可测的空间频率。

图像质量评价的研究已成为图像信息工程的基础技术之一。由于图像的最终接受者是人，所以评价图像质量应反映出人类的主观视觉感知。为构造一种符合人眼视觉特性的图像质量评价方法，利用点扩散函数针对人眼建立了含有波前像差信息的图像视觉评价模型，并用此模型分别对添加不同噪声的图像进行图像质量评价。实验结果表明，该方法是可行的、有效的，不同的人眼对同一幅图像的评价存在有差异，人眼波前像差越小观察到的图像越清晰。该方法不仅能够在评价图像质量时准确反映人眼的主观感知，而且能够直观地呈现不同人眼实际看到的图像。

本书能容：第一章 光波前扰动理论；第二章 微弱光探测理论；第三章 光波前传感技术；第四章 波前重构理论与技术；第五章 光学移相技术 第六章 校正式自适应光学系统；第七章 解卷积处理在自适应光学系统中的应用；第八章 非线性光学相位共扼原理

在兼顾图像恢复能力的基础上,将不同物距下点扩展函数相似性的评价函数费希尔信息量(Fisher Information,FI)应用到波前编码实际光学系统相位板的优化设计中。在焦距和孔径之比为3、有效焦距为100 mm的无穷远成像的双胶合系统的基础上,设计得到了双胶合－波前编码系统。通过解码前后的点扩展函数模拟和实验结果表明,该系统在5 m到无穷远的物距范围内很好地调制了系统的点扩展函数,使得它对物距不敏感。最后通过对位于5 m,10 m和15 m的三人分别进行传统双胶合成像和双胶合波前编码系统的成像实验对比,有力地证明了双胶合系统的清晰成像的物距范围从10 m到无穷远扩展到5 m到无穷远,这使得光学系统景深得到很大的延拓。

Zygo 101步移相干涉测量算法 Peter de Groot (101-frame algorithm for phase shifting interferometry) 相移干涉测量法（PSI）是在干涉条纹之间进行插值的更常见的技术之一。一个表面剖析的PSI仪器存储了一系列参考相位的CCD图像帧 一系列参考相位的CCD图像帧；然后应用数学算法来恢复相位信息。1 因为波前相位本身是表面轮廓的线性函数。由于波前相位本身是表面轮廓的线性函数，PSI提供了一个高分辨率的表面图测量。 在早期，计算上的限制将图像帧的数量限制在3或4个，这并没有留下多少变化的空间。随着对精度要求的提高，移相算法的长度和种类也随之增加。目前的技术水平已经发展到5、7甚至15帧的品种。2,3,4 本文探讨了这些趋势的局限性，同时回顾了我们Zygo公司用于分析PSI性能的一些数学技术。最后，为了尝试对未来进行远期预测，我提出了一个101帧的算法，该算法对错误源有很强的抵抗力。这个有点极端的例子强调了对算法长度的实际限制，只要我们放宽PSI的定义，这些限制实际上比人们想象的更宽松。

音视频-图像处理-矢量光场波前调控方法及应用研究谢一言.pdf