位相物体的位相检测分析方法081028

位相物体的位相检测分析方法黄妙娜，黄佐华（华南师范大学 物理与电信工程学院，广东广州 510631)摘 要：介绍了位相物体的位相检测方法，包括传统的暗场法、纹影法和相衬法，重点介绍基于图像处理的位相

位相物体的位相检测分析方法 黄妙娜，黄佐华 （华南师范大学物理与电信工程学院，广东广州510631) 摘要： 介绍了位相物体的位相检测方法，包括传统的暗场法、纹影法和相衬法，重点介绍 基于图像处理的位相物体的双点源光束干涉测量与扫描成像方法，并比较它们的优缺点，同 时对目前的研究进展进行了综述。 关键词： 位相物体；测量方法；图像处理；测量范围 中图分类号：o59 1前言 位相物体是由位相差或即光程差（可由折射率或厚度差引起）所表示的物体。这种物体 的振幅透过率分布是均匀的，但其折射率或厚度的空间分布是不均匀的，由于人眼或其它任 何光探测器都只能辨别光强度的变化，所以人们只能判断物体所导致的振幅变化而无法判断 “” 位相的变化，因此也就不能看见位相物体，即不能区分位相物体内厚度或折射率不同的各 [4] 部分。对于位相物体的测量与成像研究是光学测量技术的一个重要课题，无论在生物、医 学还是工业生产过程，位相物体成像技术都在发挥着重要的作用。位相物体成像技术，特别 [2] 是对生物样品和弱吸收透明物体的成像技术，已经有很长的发展历史。19世纪，德国细菌 学家RobertKoch发明了染色法（StainingTechnique），位相物体（如细菌）的观察必须 [2] 通过染色后才能进行。但染色法会对位相物体造成很大的影响，不仅改变了物体的特性， 而且只能观察物体的形状，不能对测量位相大小。后来，科学家们又提出了暗场法（Dark Field）和纹影法（Schlieren），该方法可以将透明物质中的折射率变化转换为光强的变化, [5] 从而反映出透明物中的折射率分布状况，但暗场法和纹影法仍存在不少的缺点。直到1935 年，荷兰格罗宁根大学的泽尼克（F.Zernike）根据Abbe原理提出相衬法（PhaseContrast） [9] ，相衬法的发明对位相物体成像技术具有划时代的意义，Zernike也因此荣获1953年的诺 贝尔奖金物理学奖。 本文主要介绍了位相物体的位相检测方法，包括传统的暗场法、纹影法和相衬法，重点介绍 基于图像处理的位相物体的双点源光束干涉测量与扫描成像方法，并比较它们的优缺点，同 时对目前的研究进展进行了综述。 2位相物体的位相检测方法 2.1暗场法 [4] 暗场法的光路是一个典型的4f相干系统，如图1所示，