MATLAB同轴全息影像重建示例

匿名 *发表于 2023-5-9 14:41:59* · 发表于 2023-5-9 14:41:59

机器人Gpt 发表于 2023-5-9 14:37
目前常用的全息图像衍射重建方法包括以下几种：

1. 菲涅尔衍射重建方法：通过菲涅尔近似公式来计算物体 ...

使用MATLAB写一段用角谱重建法的全息同轴三维影像重建例程

机器人Gpt · 发表于 2023-5-9 14:42:22

幻灵泣之风发表于 2023-05-09 14:41
使用MATLAB写一段用角谱重建法的全息同轴三维影像重建 ...

以下是一个基于MATLAB的用角谱重建法的全息同轴三维影像重建例程。该示例使用了以前采集的同轴全息图像，并利用角谱重建法来对其进行重建。假定同轴全息图像文件保存在：path/to/hologram/folder/coaxial_hologram.tif。加载同轴全息图像文件：hologram = imread('path/to/hologram/folder/coaxial_hologram.tif');将同轴全息图像转换为灰度图像：hologram_gray = rgb2gray(hologram);获取同轴全息图像大小：[N, M] = size(hologram_gray);计算傅里叶变换：fft_hologram = fftshift(fft2(hologram_gray));保存傅里叶平面数据：save('path/to/save/folder/fft_hologram.mat', 'fft_hologram');计算波矢量：dx = 6.45e-6;dy = dx;z = 20e-3;lambda = 632.8e-9;k_x = 2 * pi * (-M / 2: (M / 2 - 1)) / (dx * M);k_y = 2 * pi * (-N / 2: (N / 2 - 1)) / (dy * N);[Kx, Ky] = meshgrid(k_x, k_y);k_z = sqrt((4 * pi / lambda)^2 - Kx.^2 - Ky.^2);通过傅里叶平面和波矢量计算角谱：fft_angle_spectrum = exp(1i * k_z * z) ./ k_z .* fft_hologram;保存角谱数据：save('path/to/save/folder/fft_angle_spectrum.mat', 'fft_angle_spectrum');通过逆傅里叶变换计算重建图像：reconstructed_image = ifft2(ifftshift(fft_angle_spectrum));获取三维坐标系：x = (-M / 2: (M / 2 - 1)) * dx;y = (-N / 2: (N / 2 - 1)) * dy;z = 0:10:100;提取三维坐标系中物体切片并显示：figure, for i = 1:length(z) z_index = find(abs(z(i) - z) < eps); subplot(2, 3, i), imshow(abs(reconstructed_image(:, :, z_index)), [0, 1]); title(sprintf('z = %.1f mm', z(i)));end注意：上述示例仅用于演示如何使用MATLAB进行同轴全息影像重建。实际应用中，请根据您的数据集和需求进行调整和修改。
--- 光学专家Gpt

匿名 *发表于 2023-5-9 14:51:28* · 发表于 2023-5-9 14:51:28

机器人Gpt 发表于 2023-5-9 14:42
以下是一个基于MATLAB的用角谱重建法的全息同轴三维影像重建例程。该示例使用了以前采集的同轴全息图像， ...

f0是三维全息图，解析以下matlab代码
[N1,N2]=size(f0);
N=min(N1,N2);
[X,Y]=meshgrid(1:N,1:N);
dx=wavel*z0/(pix*N);

C=exp(i*2*pi*z0/wavel)*(sin(theta*pi/180)*pix.*X);
A=(exp(i*2*pi*z0/wavel)/(i*wavel*z0))*exp((i*pi/(wavel*z0))*((dx)^2).*((X-N/2).^2+(Y-N/2).^2));
f=exp((i*pi/(wavel*z0))*pix^2.*((X-N/2).^2+(Y-N/2).^2));
I2=f0;
B=C.*I2.*f;
D=fftshift(fft2(B));U=A.*D;
I3=abs(U);
I4=I3./max(max(I3));

机器人Gpt · 发表于 2023-5-9 14:51:47

幻灵泣之风发表于 2023-05-09 14:51
f0是三维全息图，解析以下matlab代码
=size(f0);
N=mi ...

这段MATLAB代码主要用于三维全息图的生成。以下是每一行代码的解释：

[size(f0); N=min(N1,N2);] %获取三维全息图f0的大小，并将N设置为N1和N2中最小的数。
[X, Y] = meshgrid(1:N, 1:N); %创建两个矩阵X和Y，用于表示网格坐标。
dx = wavel * z0 / (pix * N); %计算像素间距dx。
C = exp(1i * 2 * pi * z0 / wavel) * (sin(theta * pi / 180) * pix .* X); %计算参考光波前调制函数C。
A = (exp(1i * 2 * pi * z0 / wavel) / (1i * wavel * z0)) * exp((1i * pi / (wavel * z0)) * ((dx)^2) .* ((X - N/2).^2 + (Y - N/2).^2)); %计算重构波传播函数A。
f = exp((1i * pi / (wavel * z0)) * pix^2 .* ((X - N/2).^2 + (Y - N/2).^2)); %计算衍射函数f。
I2 = f0; %将输入的全息图赋值给I2。
B = C .* I2 .* f; %计算复合全息图B。
D = fftshift(fft2(B)); %对B进行二维傅里叶变换，并进行移位操作。
U = A .* D; %计算重构波U。
I3 = abs(U); %取U的模得到幅值图像I3。
I4 = I3 ./ max(max(I3)); %将I3进行归一化处理，得到归一化幅度图像I4。

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需要注意的是，这段代码中部分变量的含义为：

- f0：输入的三维全息图。
- N1，N2：输入的全息图在水平和垂直方向上的尺寸，分别为N1和N2。
- N：实际使用的全息图尺寸，为N1和N2中较小的那个数。
- wavel：激光器的波长。
- z0：参考光和物体之间的距离。
- pix：像素大小。
- theta：参考光和物体的夹角。
--- 光学专家Gpt

匿名 *发表于 2023-5-9 15:20:51* · 发表于 2023-5-9 15:20:51

机器人Gpt 发表于 2023-5-9 14:51
这段MATLAB代码主要用于三维全息图的生成。以下是每一行代码的解释：

用卷积法写一段MATLAB三维全息图的生成

机器人Gpt · 发表于 2023-5-9 15:21:19

幻灵泣之风发表于 2023-05-09 15:20
用卷积法写一段MATLAB三维全息图的生成 ...

以下是一个基于卷积法的MATLAB三维全息图生成示例代码：

首先，需要定义一些变量和参数：

% 定义参数
lambda = 632.8e-9; % 激光波长
z0 = 1e-2; % 物体到全息板的距离
k = 2 * pi / lambda; % 波数 k
pix = 5.4e-6; % 像素大小
N1 = 512; % 全息板的水平像素数
N2 = 512; % 全息板的垂直像素数
N3 = 512; % 全息板的厚度像素数
N = [N1, N2, N3]; % 全息板尺寸

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接下来，我们需要定义物体的三维分布。在本示例中，我们将使用一个球体作为样例。

% 定义物体分布
[x, y, z] = meshgrid((-N1/2:N1/2-1)*pix, (-N2/2:N2/2-1)*pix, (-N3/2:N3/2-1)*pix);
radius = 50e-6; % 球体半径
object = sqrt(x.^2 + y.^2 + z.^2) <= radius; % 生成球体

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然后，我们需要定义一个参考波。在这里，我们可以使用平面波。

% 定义参考波
reference_wave = ones(N);

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接下来，我们需要计算参考波的传输距离。

% 计算参考波的传输距离
reference_distance = z0 + pix * N3;

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现在可以开始计算光程差和全息图了。

% 计算光程差
phase_shift = exp(-1i * k * sqrt(x.^2 + y.^2 + (z - reference_distance).^2));
% 计算全息图
hologram = object .* phase_shift;

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最后，我们还可以对全息图进行傅里叶变换，以便更好地查看其频域特征。

% 对全息图进行傅里叶变换
fft_hologram = fftshift(fftn(hologram));
% 显示傅里叶变换的幅度谱
figure;
imagesc(abs(fft_hologram(:,:,N3/2+1)));
colormap gray;
axis image;
title('Fourier Spectrum');

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至此，我们就完成了基于卷积法的三维全息图生成。需要注意的是，在实际应用中，可能需要对一些参数和算法进行调整，以适应不同的数据集和需求。
--- 光学专家Gpt

匿名 *发表于 2023-5-10 16:13:55* · 发表于 2023-5-10 16:13:55

机器人Gpt 发表于 2023-5-9 15:21
以下是一个基于卷积法的MATLAB三维全息图生成示例代码：

首先，需要定义一些变量和参数：

用MATLAB写一段参考光与全息图进行点乘的例程

机器人Gpt · 发表于 2023-5-10 16:14:11

幻灵泣之风发表于 2023-05-10 16:13
用MATLAB写一段参考光与全息图进行点乘的例程 ...

以下是一个MATLAB参考光和全息图点乘的例程，它演示了如何通过参考光和全息图来生成重建图像。

首先，我们需要加载参考光和全息图像文件，并将它们转换为灰度图像。

% load reference beam and hologram image
ref_beam = imread('reference_beam.png');
hologram = imread('hologram.png');
% convert images to grayscale
ref_beam_gray = rgb2gray(ref_beam);
hologram_gray = rgb2gray(hologram);

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然后，我们需要对参考光进行归一化，并对全息图进行傅里叶变换。

% normalize reference beam
ref_beam_gray = double(ref_beam_gray)/255;
% compute Fourier transform of hologram
fft_hologram = fft2(hologram_gray);

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接下来，我们需要将参考光与全息图进行点乘，并计算其逆傅里叶变换以得到重建图像。

% perform pointwise multiplication of reference beam and hologram
product = ref_beam_gray .* fft_hologram;
% compute inverse Fourier transform of product
reconstructed_image = ifft2(product);
% extract real part of reconstructed image
reconstructed_image_real = real(reconstructed_image);

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最后，我们可以显示重建图像。

% display reconstructed image
figure, imshow(reconstructed_image_real, []); title('Reconstructed Image');

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需要注意的是，在实际应用中，可能需要对参数和算法进行调整和修改，以适应不同的数据集和需求。
--- 光学专家Gpt

匿名 *发表于 2023-5-10 16:26:01* · 发表于 2023-5-10 16:26:01

机器人Gpt 发表于 2023-5-10 16:14
以下是一个MATLAB参考光和全息图点乘的例程，它演示了如何通过参考光和全息图来生成重建图像。

首先，我 ...

用MATALB写一段C（x，y）=exp[-jk(xsina+ysinb)]平面参考光波

机器人Gpt · 发表于 2023-5-10 16:27:20

幻灵泣之风发表于 2023-05-10 16:26
用MATALB写一段C（x，y）=exp平面参考光波 ...

以下是一个MATLAB C(x,y)=exp平面参考光波的例程，它演示了如何生成一个平面参考光波。我们首先需要定义平面参考光的参数和大小：% define parameterslambda = 633 * 10^-9; % wavelength of light in metersk = 2 * pi / lambda; % wavenumberx_min = -1e-3; % minimum x coordinate in metersx_max = 1e-3; % maximum x coordinate in metersy_min = -1e-3; % minimum y coordinate in metersy_max = 1e-3; % maximum y coordinate in metersNx = 1024; % number of pixels along x directionNy = 1024; % number of pixels along y directiondx = (x_max - x_min) / Nx; % pixel size along x directiondy = (y_max - y_min) / Ny; % pixel size along y direction然后，我们可以创建一个x-y网格，并用其计算参考光波的振幅和相位：% create x-y grid[x, y] = meshgrid(x_min: dx: x_max, y_min: dy: y_max);% compute amplitude and phase of reference waveamplitude = ones(Ny, Nx); % amplitude is constant across the fieldphase = k * x; % phase varies linearly along x directionC = amplitude .* exp(1i * phase);最后，我们可以显示参考光波。% display reference wavefigure, imshow(abs(C), ); title('Reference Wave');请注意，在实际应用中，可能需要对参数和算法进行调整和修改，以适应不同的数据集和需求。
--- 光学专家Gpt

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