编辑:数字全息术:应用程序和新兴技术

很多光学的研究人员提到全息术,由伽柏在40年代末可能是主要的,并可能最终解决方案对三维(3 d)显示。这可能不是夸张,因为早在1962年,尤里Denisyuk和他的同行们已经意识到光学全息图记录现实世界对象的三维图像。当点燃相干光源,全息图重建一个逼真的三维物体的视觉形象的记录。从另一个不同的有效和广泛采用三维技术基于双凸透镜,观察全息图不会导致accommodation-vergence冲突,这可能对某些人产生视觉疲劳或头痛。尽管它的优点、光学全息术并不在消费者市场上获得平等的接受与传统摄影。这种差异主要是由于需要昂贵的和精致的光学装置,安装在一个几乎无振动的光学表在一个黑暗的房间,在捕获一个全息图。这些严格的规定基本上限制全息图的生产实验室环境,消费者通常不可用。类似于摄影、光学全息图记录光波级封装两个振幅和相位信息摄影电影,之后不能修改内容。产生一个全息图和动画内容、对象图像的多个帧顺序记录到一个多路复用全息图。在这种方法中,每个对象的光学波图像和一个独特的离轴参考光束,并接触到摄影的电影。 The number of frames is rather limited and only a short video clip can be recorded onto a multiplexed hologram. Insofar, what the holography technology can be provided to the community is perhaps the 3-D holograms that we can purchase from the specialty stores.

然而,光学的迅速进步,显示器,和计算技术已经做过承诺框架和未来全息术,比较可能扩展到一个领域,如果不超过当前数码摄影。经典的新范式实现了集成光学全息术与数字技术,融合,通常被称为“数字全息术”。为了便于解释,我们指的是一个典型的数字全息术的基础设施图1。

从图1,我们注意到,数字全息术熊类似基础设施作为数码摄影。数字全息图可以捕获从一个物理对象,或从计算机图形生成的数值模型。数字全息图可以进一步处理和/或加密,然后用高分辨率显示设备,或与全息打印机打印。然而,数字全息术可以应用于捕获、过程,和显示三维图像,它与数码摄影是不可能的。这些过程更复杂,实现全息信号是复数的大小和相位信息。现有的相机和显示器只有有效地记录和重建的组件级光学波,不能直接应用于处理复值信号。除了记录和显示三维图像,数字全息术也可以用于加密。数字全息图是由高频边缘模式,不透露太多线索在它所代表的对象形象。因此如果加密的数字全息图,更很难破解解密密钥通过试验和错误。然而,这也使得数字全息图更难以分类,作为传统的图像分析技术(如轮廓跟踪和角点检测)不能用于从全息图中提取有意义的对象形状边缘模式。 In the past 3 decades, numerous research works have been conducted to develop various components in the digital holography framework. Despite the encouraging progress achieved to date, the art of digital holography keeps on evolving at a rapid pace as it involves sophisticated integration of both existing and emerging technologies. This Research Topic, comprising of 13 papers contributed by renowned scholars and experts in the field, aims to provide readers with a quick overall view on some of the latest and exciting development on digital holography. Hereafter, we shall briefly outline the main emphasis of each paper, so as to provide readers with a summary on the topics that are being covered. For those who have specific interested in selected areas, the succinct descriptions can also facilitate them to identify the relevant paper(s) to focus on.

沈等。在他们的论文中,“高通量artifact-free稍微离轴全息成像基于傅里叶ptychographic重建”,描述一个方法重建的振幅和相位全息图的图片获得稍微离轴数字全息显微术。作者指出,尽管这种全息图捕获方法提高了space-bandwidth产品,和部分抑制背景强度,它是实施与光谱混叠问题不能丢弃的过滤技术。相位信息危害结果。为了克服这个问题,非线性优化方法基于傅里叶ptychographic显微镜(FPM),提出了恢复对象从全息图的振幅和相位信息。实验结果表明,该方法比传统的离轴方法,以及Kramers-Kronig (KK)方法在两个振幅和相位重建。

民兵和公园在他们的论文中,“增加的3 d全息图像与传统显微镜显微镜”,开发一种方法,项目一个显微镜的图像测试对象。生产显微镜模式往往是面对困境,虽然扩大(扩展)动态(景深)横向测量需要,需要一个浅景深纵向测量。作者克服这种方法通过生成一个全息图至少和最大角谱范围扩展,和浅景深。实验结果,基于数值模拟和光学重建,显示一个全息图生成与该方法可以产生聚焦显微镜模式在80毫米的深度范围。与此同时,它还可以生成浅景深图像只集中在一个狭窄的深度范围。

Hassad et al。在他们的论文中,“多视点声场成像与数字彩色全息术”,数字全息术申请声场成像。虽然声音信号与麦克风阵列,可以测量的分辨率和保真度测量的影响大小和传感器的存在。这些缺点可以避免与光学成像。作者提出了用多色激光捕获三个空间多路离轴数字全息图的声场卷从三个不同的方向。实验结果表明,声信号的振幅和相位的组件可以从数字全息图重建。沿着激光方向综合幅值之间的偏差,和真正的振幅是指出,这表明好的研究基于该方法的潜力。

相干噪声在数字全息术通常是一个问题,因为它会影响测量的质量以及光学显示。李等人。在他们的论文中,“散斑噪声抑制算法基于空间光调制器的全息显示(邀请),”概述全息散斑噪声抑制的显示。

过去的研究已经表明,相干噪声可以减少与深层神经网络训练与一个大型数据集。大型数据集的需要克服的纸唐等。”,相干噪声抑制单发数字全息相位通过一个未经训练的self-supervised网络”。作者建议使用一个常数随机均匀噪声,和一个单相噪声作为输入和地面真理培训网络。

周et al。在他们的论文中,“视觉密码使用二进制amplitude-only全息图(邀请)”,探讨视觉密码(VC)。在VC中,有用的信息可以呈现不解密算法的使用。然而,许多风险投资方案不能承受阻塞攻击。提出使用全息术和VC来验证他们的技术,能够承受阻塞攻击和噪音污染。

相干全息成像有一个严重的缺点,因为它非常容易散斑噪声。另一方面,非相干全息术可以提高信噪比相比,其相干。Tahara在他的论文”,回顾非相干数字全息术:应用多维非相干数字全息显微术和数字全息recorder-Holosensor巴掌大小,“提供了一个审查的现代非相干数字全息术的发展。

像素空间光调节器(SLMs)介绍在全息显示错误。陈等人。在他们的论文中,“紧凑的计算全息显示器(邀请)”,使用移相全息术的使用以及自动(广告)可微优化提高全息重建的质量。

山口和Yoshikawa在他们的论文中,“发展的边缘打印机0.35像素间距,“给回顾发展的边缘打印机,可以达到0.35像素间距计算机生成全息图和打印机的规范已被实验验证。

金和现场在他们的论文中,“一项调查对3 d火焰化学发光断层扫描:理论、算法和应用程序(邀请),“给一个广泛回顾化学发光断层扫描(FCT)的进步,这是一个3 d成像技术的燃烧过程的重要物理参数。

刘在al。在他们的论文中,“压缩interferenceless编码孔径相关全息成像质量高(邀请)”,使用压缩传感来提高固有的低信噪比的非相干数字全息techniques-interference编码孔径相关全息术(我辅导)。他们已经能够抑制背景噪声和改进传统的重建质量我辅导不牺牲成像速度。

周et al。在他们的论文中,“二次相位畸变的消除数字全息显微镜利用运输强度”,利用交通的优点和强度(领带)和数字全息术(DH)来消除二次相的显微镜物镜畸变引入数字全息显微术。正则化参数中使用领带阶段检索的方法。

Deep-leaning近年来发展迅速。Shimobaba et al。在他们的论文中,“深度学习计算全息术:回顾(邀请)计算全息术”,提供一个全面审查使用深倾斜。作者认为,深倾斜和物理基础计算的结合将带来突破性的计算全息术的研究。

作者的贡献

PT:起草和审查的手稿。T-CP:起草和审查的手稿。YZ:审查手稿和提供建议。PF:审查手稿和提供建议。

资金

中国国家自然科学基金(批准号61865007和61865007)。

确认

再一次,我们想表达我们最深的感谢所有作者和合作者对他们有价值的贡献这一研究主题。

的利益冲突

作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。

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