CN118210213A - 基于振幅调制的无偏共轴全息成像系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于振幅调制的无偏共轴全息成像系统及方法，激光器发射的激光经过滤波扩束子系统的扩束处理后，发送给待测物体，穿过待测物体的光发送到成像子系统，成像子系统将成像结果发送给数字微镜阵列，数字微镜阵列上加载不同调制图案，数字微镜阵列将出射的光发送给收集透镜，收集透镜将收集的光发送给光电探测器，光电探测器采集不同调制图案对应透射光的强度值，光电探测器将采集的数据上传给上位机；上位机对采集的数据进行处理得到初步干涉图像；通过初步干涉图像和参考平面波进行处理，得到新图像；对新图像进行处理，得到待测物体的复场图像；对待测物体的复场图像进行处理，得到待测物体的振幅和待测物体的相位。
Description
技术领域
本发明涉及快速共轴全息成像技术领域，特别是涉及基于振幅调制的无偏共轴全息成像系统及方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提到了与本发明相关的背景技术，并不必然构成现有技术。
全息成像技术自从1984年首次被Gabor提出就受到了广泛的关注，相比传统成像方式只能获取物体的振幅信息，全息成像则可以同时获取物体的振幅和相位的全部信息。因为全息成像获得的是光波对应的相位，因此其具有极高的灵敏度，通过相位信息，可以获得nm精度的深度信息以及位移信息。因此全息成像在生物医学，精密测量等领域有着重要的应用。
在生物医学中因为大多数细胞都是透明的，其振幅基本不包含任何信息，而由于其不同位置折射率不同，导致其相位信息很丰富。同时在微电子制造和超精密加工技术中，人们需要对工作台的多维度位移进行监测以实现对被加工物体的快速超精密定位。而其对位移的精度需求达到了纳米级别，因此只能通过全息成像系统来获得高精度的位移信息。
现有的全息方法大都是通过借助参考光结合不同干涉仪结构来实现的，这些方法虽然其能提取相位信息，但是由于其是借助干涉仪结构实现的是非共轴干涉，全息装置十分灵敏的优点反而成为了一种劣势，因为其非共轴的两路中任何一路收到干扰后都会对成像结果造成很严重的噪声，经常会产生噪声带来的相位变化覆盖了物体本身的相位信息，因此大多数全息成像装置都需要在一个稳定的环境中工作。
为了解决上述非共轴干涉的问题，人们也想到了一些方法，如有一些基于偏振态之间的干涉的全息技术，虽然偏振全息是共轴干涉但是其只能对相位敏感的双折射物体进行相位成像，不适用于大多数实际场景。也有利用液晶空间光调制器通过在物体外的一个像素引入不同相移来实现共轴干涉获取相位信息的。该方法虽然实现了无偏的共轴干涉但是因为液晶的刷新速率较慢其往往需要十几分钟才能获得一副32*32分辨率的图像，难以应用在需要实时成像的应用场合。
也有全息技术是利用数字微镜阵列(Digtial Micromirror Devices,DMD)结合超像素技术来代替液晶空间光调制器来实现快速共轴干涉全息成像。其问题在于因为数字微镜阵列是纯振幅二值调制元件，本身是无法实现相位调制的，因此其需要借助超像素技术，即将多个像素组合成一个像素来实现相位调制。该方法的虽然提升了速度，但是由于超像素是一种近似的相位调制，并且将多个像素组合成一个，对于高分率图像由于数字微镜阵列DMD上的镜元数目有限而无法获取。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提供了基于振幅调制的无偏共轴全息成像系统及方法；尝试在全息成像技术原理和模型等方面突破技术瓶颈，不借助干涉仪以及偏振态的基础上实现共轴全息成像，为利用全息成像实现精密测量提供一种新的研究思路及技术途径。同时，本发明的研究成果对于推动全息成像和精密测量的技术的发展，丰富全息成像领域的研究内涵具有积极的科学意义和应用价值。
一方面，提供了基于振幅调制的无偏共轴全息成像系统；
基于振幅调制的无偏共轴全息成像系统，包括：
同轴依次设置的激光器、滤波扩束子系统、成像子系统、数字微镜阵列、收集透镜和光电探测器；其中，滤波扩束子系统与成像子系统之间设置待测物体；
激光器发射的激光经过滤波扩束子系统的扩束处理后，发送给待测物体，穿过待测物体的光发送到成像子系统，成像子系统将成像结果发送给数字微镜阵列，同时，数字微镜阵列上加载不同调制图案，数字微镜阵列将出射的光发送给收集透镜，收集透镜将收集的光发送给光电探测器，光电探测器采集不同调制图案对应透射光的强度值，光电探测器将采集的数据上传给上位机；
上位机对采集的数据进行处理得到初步干涉图像；通过初步干涉图像和参考平面波进行处理，得到新图像；对新图像进行处理，得到待测物体的复场图像；对待测物体的复场图像进行处理，得到待测物体的振幅和待测物体的相位。
另一方面，提供了基于振幅调制的无偏共轴全息成像方法；
基于振幅调制的无偏共轴全息成像方法，包括：
激光器发射的激光经过滤波扩束子系统的扩束处理后，发送给待测物体，穿过待测物体的光发送到成像子系统，成像子系统将成像结果发送给数字微镜阵列，同时，数字微镜阵列上加载不同调制图案，数字微镜阵列将出射的光发送给收集透镜，收集透镜将收集的光发送给光电探测器，光电探测器采集不同调制图案对应透射光的强度值，光电探测器将采集的数据上传给上位机；
上位机对采集的数据进行处理得到初步干涉图像；通过初步干涉图像和参考平面波进行处理，得到新图像；对新图像进行处理，得到待测物体的复场图像；对待测物体的复场图像进行处理，得到待测物体的振幅和待测物体的相位。
上述技术方案具有如下优点或有益效果：
光电探测系统可以减小对光学设计的要求。探测时仅关注经物体调制后反馈的光强值。相较于传统的基于面阵探测器的探测方法，光电探测在探测端不需要满足成像公式的要求，仅需要在频谱面上收集光强信号即可，极大的降低了光学系统镜头设计的压力。不止于此，与阵列探测器相比光电探测器还具有更高的量子效率、更低的暗噪声和更短的响应时间等优点，在微弱光探测和不可见光波段具有广阔的应用范围。
相较于传统的基于干涉仪结构实现全息成像的方法，基于基于振幅调制的无偏快速共轴计算全息成像技术，仅需要一路光场，通过利用一路光场不同位置之间的干涉，结合鬼成像算法便可实现全息成像。可以实现一个完全共轴的干涉成像，极大的提高了全息成像对外界扰动的容忍度。并且因为该方案也没有借助偏振态之间的干涉，对所有物体都可以适用，具有很强的普适性。
相较于传统的基于空间光调制器(SLM,Spatlal Light Modulator)结合相移实现单像素鬼全息的技术而言，本发明不需要通过空间光调制器SLM引入相移，只需要二值调制即可，因此本发明可以采用数字微镜阵列DMD作为调制器件。数字微镜阵列DMD的调制速率为：20KHZ，而空间光调制器SLM的调制速率为240HZ，因此，相比于传统基于空间光调制器SLM的共轴鬼全息系统，本发明系统的速度提升了100倍。
相较于传统中利用数字微镜阵列DMD上多个镜元组合成一个像素来实现相位调制的方法，本发明是通过将点探测器的收集位置偏离零频点来实现一个参考波前的引入，不对数字微镜阵列DMD上的调制图案进行额外的操作，优化了调制图案生成的同时，也简化了光路。并且因为不需要多个镜元组合，一个镜元就对应一个像素。本发明这个技术可以获得高分辨率的图像。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明实施例一的基于振幅调制的共轴全息成像技术示意图；
图2(a)为本发明实施例一的系统示意图；
图2(b)为本发明实施例一的滤波扩束子系统内部示意图；
图2(c)为本发明实施例一的4F成像系统内部示意图；
图3(a)和图3(b)为本发明实施例一的探测器位置示意图；
图4(a)和图4(b)为本发明实施例一的仿真中待测的物体的振幅和相位信息；
图5为本发明实施例一的由鬼成像算法恢复的带有条纹的干涉图像；
图6为本发明实施例一的倾斜平面波的相位图像；
图7(a)和图7(b)为本发明实施例一的恢复的物体的振幅图像和相位图像。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
实施例一
本实施例提供了基于振幅调制的无偏共轴全息成像系统；
如图2(a)所示，基于振幅调制的无偏共轴全息成像系统，包括：
同轴依次设置的激光器、滤波扩束子系统、成像子系统、数字微镜阵列、收集透镜和光电探测器；其中，滤波扩束子系统与城像子系统之间设置待测物体；
激光器发射的激光经过滤波扩束子系统的扩束处理后，发送给待测物体，穿过待测物体的光发送到成像子系统，成像子系统将成像结果发送给数字微镜阵列，同时，数字微镜阵列上加载不同调制图案，数字微镜阵列将出射的光发送给收集透镜，收集透镜将收集的光发送给光电探测器，光电探测器采集不同调制图案对应透射光的强度值，光电探测器将采集的数据上传给上位机；
上位机对采集的数据进行处理得到初步干涉图像；通过初步干涉图像和参考平面波进行处理，得到新图像；对新图像进行处理，得到待测物体的复场图像；对待测物体的复场图像进行处理，得到待测物体的振幅和待测物体的相位。
进一步地，所述收集透镜和光电探测器之间，设置挡板，挡板设置在收集透镜的后焦面；所述挡板上设有针孔，所述针孔与光电探测器的中心点在一条水平线上。
进一步地，所述光电探测器，放置在收集透镜的后焦面的非零频位置上。
应理解地，后焦面有两种方法可以定位：一种是利用收集透镜的焦距已知，后焦面就在距离其透镜中心焦距远的位置处。通过测量工具测量便可定位。还有一种是利用如果该平面是焦平面中心是一个特别亮的零频点，则我们可以通过人眼观察，中心的亮点的尺寸最小，亮度最大的平面便是后焦面。
因为零频点的亮度是显著高于非零频点的，因此，非最亮的点就是非零频位置。在真实实验中，为了获得更好的成像效果，将光电探测器放置在位移台上。
进一步地，如图2(b)所示，所述滤波扩束子系统，包括：依次设置的物镜、针孔和扩束透镜，所述针孔在物镜和扩束透镜之间，所述针孔既在物镜的后焦面，同时也在扩束透镜的前焦面上。所述物镜靠近激光器，所述扩束透镜靠近被测物体。
进一步地，如图2(c)所示，所述成像子系统，采用4F光学系统来实现；4F光学系统，包括：依次设置的物平面、第一傅里叶透镜、第二傅里叶透镜和像平面；所述物平面设置在第二扩束镜与第一傅里叶透镜之间，所述像平面设置在第二傅里叶透镜的后焦面处。
进一步地，所述数字微镜阵列，设置在第二傅里叶透镜的后焦面处。所述数字微镜阵列，由高速数字式光反射开关阵列组成，通过控制微镜片绕固定(轭)的旋转和时域响应(决定光线的反射角度和停滞时间)来决定成像图形和其特性的一种新型、全数字化的平面显示器件。
进一步地，所述光电探测器将采集的数据上传给上位机，具体包括：
光电探测器采集到的光强值Si表示为：
其中，A(x,y)eiθ(x,y)为物体的复透过率函数，Pi(x,y)为数字微镜阵列DMD上加载的的调制图案，为倾斜的参考平面波，Si体现了对物体和调制图案相互作用后进行二维积分的结果，i为调制图案的索引序号，x,y为空间坐标。
通过上位机和一组正交矩阵，产生若干个二值调制图案，并在数字微镜阵列上加载不同调制图案；因为数字微镜阵列DMD只能进行二值调制，因此通过取哈达玛矩阵中的一行，先使其重新排列为一个二维矩阵后表示为Hi(x，y)；用两次投影来实现对它的投影：
第一次，先将哈达玛矩阵中-1的部分置为0上传到DMD上：
Pi+(x，y)＝1+Hi(x，y)；
其中，Pi+(x，y)为DMD上传的二值调制图案，x，y为DMD平面的空间位置坐标，得到的探测之为
第二次，将哈达玛矩阵中-1的位置取为1，1的位置取为0上传到DMD上：
Pi-(x，y)＝1-Hi(x，y)；
其中，Pi+(x，y)为DMD上传的二值调制图案，x，y为DMD平面的空间位置坐标，得到的探测值为
进一步地，所述上位机对采集的数据进行处理得到初步干涉图像，具体包括：
上位机对光电探测器采集的数据，使用鬼成像算法进行处理，得到初步干涉图像；其中鬼成像算法为：
物体信息O(x，y)可由一系列探测器的探测值{Si}和调制图案Mi(x，y)相互作用获得，表示为：
O(x，y)＝∑iSiMi(x，y)。
进一步地，所述上位机对光电探测器采集的数据，使用鬼成像算法进行处理，得到初步干涉图像，具体包括：
通过差分鬼成像算法获取带有条纹的干涉图像，表示为：
其中，A(x，y)为物体的振幅信息，θ(x，y)为物体的相位信息，为光电探测器的探测值，Hi(x，y)为哈达玛矩阵，kx，ky为倾斜平面波波矢，(x，y)为空间位置坐标。
由上式可知，初步重构得到的只是带有干涉条纹的物体的实部信息，直接由此求解相位首先是重构的相位信息带有参考波前相位，其次是得到的相位信息不全面不准确。
进一步地，所述参考平面波，获取过程包括：记录光电探测器的位置，利用收集透镜后焦面中的空间位置和所述空间位置对应的频谱，计算出参考平面波；其中参考平面波的计算方法如下：
通过位移台的读数读出探测器在x方向和y方向的偏离零频点的位置量大小：x0，y0.结合收集透镜的焦距f，波长λ，由透镜的傅里叶变换特性可知参考平面波C为：
传统的利用SLM或者DMD进行相位成像都是在频谱面的零频点收集信号，从表达式中可以表示为：
Si0＝∫dxA(x，y)eiθ(x，y)Pi(x，y)ei*(0x+0y)；
其中，Si0为探测器零频点探测值，A(x，y)为物体的振幅信息，θ(x，y)为物体的相位信息Pi(x，y)为调制图案。
可以看出来这时候在零频点收集不会引入任何额外的波前，对于其将所有调制的相位都集中在调制图案的情况下，这样子恢复的效果是最好的。
但其实如果不在零频点收集由表达式可以看出：
其中Si1为探测器零频点探测值，A(x，y)为物体的振幅信息，θ(x，y)为物体的相位信息Pi(x，y)为调制图案。
相当于引入了一个表达式为的倾斜平面波波前，而该波前正是数字全息恢复的关键。
因此，本发明将光电探测器在非零频点收集信号刚好引入了数字全息需要的倾斜平面波，从而DMD上无需再加载任何相位信息便可和数字全息算法相结合。
对于参考平面波的计算方法，由可知，将由位移台的读数和透镜的焦距以及波长带入其中便可得到参考波前的波矢kx和ky。
进一步地，所述通过初步干涉图像和参考平面波进行处理，得到新图像，具体包括：
将初步干涉图像和参考平面波相乘，得到新图像。
进一步地，所述将初步干涉图像和参考平面波相乘，得到新图像，具体包括：
先将参考平面波乘以恢复的干涉图像得到：
其中，O′(x，y)为恢复的干涉图像，A(x，y)为物体的振幅信息，θ(x，y)为物体的相位信息，kx，ky为参考平面波的波矢。
进一步地，所述对新图像进行处理，得到待测物体的复场图像，具体包括：
采用数字全息算法，对新图像进行处理，得到待测物体的复场图像。
其中数字全息算法为：
对O′(x，y)进行傅里叶变换可以得到：
fft(O′(x，y))＝M′(u，v)+M(u+kx，v+ky)
其中，M′(u，v)为A(x，y)e-iθ(x，y)的傅里叶变换表达式，M(u+kx，v+ky)为的傅里叶变换表达式；
其中，A(x，y)为物体的振幅信息，θ(x，y)为物体的相位信息。
M′(u，v)+M(u+kx，v+ky)经过低通滤波后得到M′(u，v)；再进行逆傅里叶变换得到：
ifft(M′(u，v))＝A(x，y)e-iθ(x，y)，
对A(x，y)e-iθ(x，y)求反正切操作，再取反，可得到物体的相位信息：θ(x，y)。
进一步地，所述对待测物体的复场图像进行处理，得到待测物体的振幅和待测物体的相位，具体包括：对待测物体的复场图像进行求绝对值操作，得到待测物体的振幅。
A(x，y)＝abs(A(x，y)e-iθ(x，y))
其中，A(x，y)为物体的振幅信息，θ(x，y)为物体的相位信息。
对待测物体的复场图像进行求幅角操作，得到待测物体的相位；
θ(x，y)＝-angle(A(x，y)e-iθ(x，y))。
照射到物体的光成像到数字微镜阵列DMD表面，光电探测器放置在数字微镜阵列DMD的频谱面上的非零频点进行探测，对光电探测器在频谱面上的位置进行标定；通过鬼成像恢复算法结合调制图案和光电探测器信号值恢复干涉图像；利用数字全息算法结合干涉图像恢复物体的振幅信息和相位信息。
图1是该发明的研究思路和方法。为了实现共轴全息成像，从鬼成像的角度寻找解决思路。采用振幅调制对物体的信息进行编码，并用单个光电探测器进行收集的思想，利用不同像素之间的干涉来获取相位信息。根据频谱上一点和空间不同方向的平面波的对应关系，建立了偏离零频的点探测器收集过程。开发了鬼成像和数字全息相结合的重构算法。实现了相位信息的恢复。在原理上验证了基于振幅调制的全息成像技术的系统结构，实时性，以及抗干扰的优势。
图2(a)是该发明的系统示意图。成像单元、结构光调制单元、数据采集与处理单元有机融合在一起，组成一个共轴全息成像测量系统。其中经过待测物体的光场通过成像系统后成像到数字微镜阵列DMD表面上，由数字微镜阵列DMD对目标物体所成的图像进行纯振幅调制编码，经过调制后的光信号经过收集透镜后由光电探测器获取总光强值。
利用纯振幅调制需要一个参考平面波才可实现相位信息的完美恢复，而数字微镜阵列DMD是纯振幅调制原件，本身无法引入相位调制，因此本发明利用光电探测器在频谱面上收集非零频信息结合亥姆霍兹互易定理引入对应的参考平面波，其位置如图3(a)和图3(b)所示，其中，图3(a)为传统探测器在零频点进行收集时的位置，图3(b)为该方法在偏离零频点收集时的位置示意图。图4(a)和图4(b)为仿真中待测的物体的振幅和相位信息。
围绕该系统框架，共轴全息成像系统，包括以下编码、探测和重构过程：
编码过程，即光场的调制过程；通过成像系统将物体的像成像到数字微镜阵列DMD表面上。因为本发明是要对相位信息进行恢复，因此采用成像系统采用4F系统可以在不引入任何相位误差的情况下实现相位信息的传递。由于数字微镜阵列DMD的调制区域为正方形，因此，物体像的边长尺寸应不大于数字微镜阵列DMD调制区域的横向宽度。在真实应用中通过物体和调制区域的大小灵活采用扩束或缩束的4F系统。通过数字微镜阵列DMD进行结构光调制，系统实现了对物体图像的连续的空间调制。
光信号的探测与光电转换过程；使用收集透镜将光信号进行采集。选取合适数值孔径的透镜，使得经物体调制后的光强信息会聚至探测器的靶面上。因为本发明需要收集的是频谱面上的一个确定的点的信息，因此本发明在探测器靶面前固定一个小孔。使其可以近似看做一个点探测器。光电探测器将周期性变化的光强信号转换为周期性的电流信号并输出。对信号进行模数转换。模数转换设备以固定的采样速率对输入的周期性电流信号等间隔采样。周期性模拟信号转换为数字信号。
重构过程，包括系统标定、数据处理和计算重构过程；通过系统标定本发明获得了由光电探测器非零频探测引入的参考平面波，如图6所示。经过数据处理本发明可以得到由鬼成像算法将M个调制图案和光电探测器收集到的M个信号相关联，恢复出带有条纹图案的干涉图像，如图5所示。最后计算重构过程，本发明在计算机里面将恢复的带有条纹的图像和本发明通过系统标定计算出的参考光表达式相作用，再利用数字全息算法恢复出物体的振幅信息和相位信息，如图7(a)和图7(b)所示。
纯振幅调制获取数字全息图原理：对于一幅相位图像，本发明可以根据像素的坐标建立二维笛卡尔坐标系，那么可以用二维函数来表示一副相位图像，因此可以通过二维积分的方式获取干涉信号。针对目标场景，采用一系列变化的调制图案对光场进行结构光调制，实现场景的积分过程。由光电探测器接收光强值并按顺序记录，场景调制后的光信号，最后通过鬼成像算法还原目标物体的空间信息。
针对全息成像技术中的重大需求和技术瓶颈问题，本发明研究一种基于振幅调制的共轴数字全息技术，尝试在全息成像的原理和模型等方面突破技术瓶颈，在不借助干涉仪以及相位调制的前提下实现对相位信息的完美重构，为共轴全息成像技术提供一种新的研究思路及技术途径。
采用鬼成像的思想，通过多个纯振幅二值调制图案对物体的光场进行二维信息编码，构建了共轴全息成像模型，通过理论分析，论证了基于鬼成像实现干涉图获取的方法的可行性。随后利用光电探测器在频谱面上的位移，引入了参考波前，从而使本发明可以利用纯振幅调制便可和数字全息技术相结合，应用傅里叶变换和低通滤波后便可实现相位信息的恢复。该发明在原理上验证了基于振幅调制的共轴全息的在系统结构、成像速度、成像精度，成像分辨率的优势。最后进行仿真实验验证该方法的可行性。
先通过照明系统产生一束质量较好的平行光照射物体。经过待测物体后的光场通过两个透镜组成的4f系统成像到DMD表面上。
DMD上加载一系列01二值的调制图案，这些图案是通过一个全白图案和一组正交基相加构成。光场在经过DMD调制后，经过一收集透镜，在收集透镜的后焦面即DMD所在表面对应的频谱面上，使用一点探测器收集信号。
需要强调的一点是该点探测的位置是处于频谱面的非零频点上，并且由亥姆霍兹互易定理可知，非零频的点探测器收集会引入一和点探测器位置相关的倾斜平面波波前。
因次本发明利用探测器得到的一系列信号和调制图案相关联便可恢复出带有条纹的干涉图像。通过标定探测器的偏移位置可以得到倾斜平面波的表达式。在计算机数据处理软件中，将由鬼成像算法得到的带有条纹的干涉图像和由探测器偏移位置计算出的倾斜平面波相乘得到的新图像，接着将该新图像经过数字全息算法完美恢复物体的复场信息。其中对其求绝对值操作可以得到物体的振幅信息，对其求幅角操作可以得到物体的相位信息。
实施例二
本实施例提供了基于振幅调制的无偏共轴全息成像方法；
基于振幅调制的无偏共轴全息成像方法，包括：
激光器发射的激光经过滤波扩束子系统的扩束处理后，发送给待测物体，穿过待测物体的光发送到成像子系统，成像子系统将成像结果发送给数字微镜阵列，同时，数字微镜阵列上加载不同调制图案，数字微镜阵列将出射的光发送给收集透镜，收集透镜将收集的光发送给光电探测器，光电探测器采集不同调制图案对应透射光的强度值，光电探测器将采集的数据上传给上位机；
上位机对采集的数据进行处理得到初步干涉图像；通过初步干涉图像和参考平面波进行处理，得到新图像；对新图像进行处理，得到待测物体的复场图像；对待测物体的复场图像进行处理，得到待测物体的振幅和待测物体的相位。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.基于振幅调制的无偏共轴全息成像系统，其特征是，包括：
同轴依次设置的激光器、滤波扩束子系统、成像子系统、数字微镜阵列、收集透镜和光电探测器；其中，滤波扩束子系统与成像子系统之间设置待测物体；
激光器发射的激光经过滤波扩束子系统的扩束处理后，发送给待测物体，穿过待测物体的光发送到成像子系统，成像子系统将成像结果发送给数字微镜阵列，同时，数字微镜阵列上加载不同调制图案，数字微镜阵列将出射的光发送给收集透镜，收集透镜将收集的光发送给光电探测器，光电探测器采集不同调制图案对应透射光的强度值，光电探测器将采集的数据上传给上位机；
上位机对采集的数据进行处理得到初步干涉图像；通过初步干涉图像和参考平面波进行处理，得到新图像；对新图像进行处理，得到待测物体的复场图像；对待测物体的复场图像进行处理，得到待测物体的振幅和待测物体的相位。
2.如权利要求1所述的基于振幅调制的无偏共轴全息成像系统，其特征是，所述光电探测器将采集的数据上传给上位机，具体包括：
光电探测器采集到的光强值Si表示为：
其中，A(x,y)eiθ(x,y)为物体的复透过率函数，Pi(x,y)为数字微镜阵列DMD上加载的的调制图案，为倾斜的参考平面波，Si体现了对物体和调制图案相互作用后进行二维积分的结果，i为调制图案的索引序号，x,y为空间坐标；
通过上位机和一组正交矩阵，产生若干个二值调制图案，并在数字微镜阵列上加载不同调制图案；因为数字微镜阵列DMD只能进行二值调制，因此通过取哈达玛矩阵中的一行，先使其重新排列为一个二维矩阵后表示为Hi(x,y)；用两次投影来实现对它的投影：
第一次，先将哈达玛矩阵中-1的部分置为0上传到DMD上：
Pi+(x,y)＝1+Hi(x,y)；
其中，Pi+(x,y)为DMD上传的二值调制图案，x,y为DMD平面的空间位置坐标，得到的探测之为
第二次，将哈达玛矩阵中-1的位置取为1，1的位置取为0上传到DMD上：
Pi-(x,y)＝1-Hi(x,y)；
其中，Pi+(x,y)为DMD上传的二值调制图案，x,y为DMD平面的空间位置坐标，得到的探测值为
3.如权利要求1所述的基于振幅调制的无偏共轴全息成像系统，其特征是，所述上位机对采集的数据进行处理得到初步干涉图像，具体包括：
上位机对光电探测器采集的数据，使用鬼成像算法进行处理，得到初步干涉图像；其中鬼成像算法为：
物体信息O(x,y)由一系列探测器的探测值{Si}和调制图案Mi(x,y)相互作用获得，表示为：
O(x,y)＝∑iSiMi(x,y)。
4.如权利要求3所述的基于振幅调制的无偏共轴全息成像系统，其特征是，所述上位机对光电探测器采集的数据，使用鬼成像算法进行处理，得到初步干涉图像，具体包括：
通过差分鬼成像算法获取带有条纹的干涉图像，表示为：
其中，A(x,y)为物体的振幅信息，θ(x,y)为物体的相位信息，为光电探测器的探测值，Hi(x,y)为哈达玛矩阵，kx,ky为倾斜平面波波矢，(x,y)为空间位置坐标。
5.如权利要求1所述的基于振幅调制的无偏共轴全息成像系统，其特征是，所述参考平面波，获取过程包括：记录光电探测器的位置，利用收集透镜后焦面中的空间位置和所述空间位置对应的频谱，计算出参考平面波；其中参考平面波的计算方法如下：
通过位移台的读数读出探测器在x方向和y方向的偏离零频点的位置量x0,y0，结合收集透镜的焦距f，波长λ,由透镜的傅里叶变换特性可知参考平面波C为：
6.如权利要求1所述的基于振幅调制的无偏共轴全息成像系统，其特征是，所述通过初步干涉图像和参考平面波进行处理，得到新图像，具体包括：
先将参考平面波乘以恢复的干涉图像得到：
其中，O′(x,y)为恢复的干涉图像；A(x,y)为物体的振幅信息，θ(x,y)为物体的相位信息，kx,ky为参考平面波的波矢。
7.如权利要求1所述的基于振幅调制的无偏共轴全息成像系统，其特征是，所述对新图像进行处理，得到待测物体的复场图像，具体包括：
采用数字全息算法，对新图像进行处理，得到待测物体的复场图像；
其中数字全息算法为：
对O′(x，y)进行傅里叶变换可以得到：
fft(O′(x，y))＝M′(u，v)+M(u+kx，v+ky)
其中，M′(u，v)为A(x，y)e-iθ(x，y)的傅里叶变换表达式，M(u+kx，v+ky)为的傅里叶变换表达式；
其中，A(x，y)为物体的振幅信息，θ(x，y)为物体的相位信息；
M′(u，v)+M(u+kx，v+ky)经过低通滤波后得到M′(u，v)；再进行逆傅里叶变换得到：
ifft(M′(u，v))＝A(x，y)e-iθ(x，y)，
对A(x，y)e-iθ(x，y)求反正切操作，再取反，得到物体的相位信息θ(x，y)。
8.如权利要求1所述的基于振幅调制的无偏共轴全息成像系统，其特征是，对待测物体的复场图像进行处理，得到待测物体的振幅和待测物体的相位，具体包括：对待测物体的复场图像进行求绝对值操作，得到待测物体的振幅；
A(x，y)＝abs(A(x，y)e-iθ(x，y))
其中，A(x，y)为物体的振幅信息，θ(x，y)为物体的相位信息。
9.如权利要求1所述的基于振幅调制的无偏共轴全息成像系统，其特征是，对待测物体的复场图像进行处理，得到待测物体的振幅和待测物体的相位，具体包括：对待测物体的复场图像进行求幅角操作，得到待测物体的相位；
θ(x，y)＝-angle(A(x，y)e-iθ(x，y))
其中，A(x，y)为物体的振幅信息，θ(x，y)为物体的相位信息。
10.基于振幅调制的无偏共轴全息成像方法，其特征是，包括：
激光器发射的激光经过滤波扩束子系统的扩束处理后，发送给待测物体，穿过待测物体的光发送到成像子系统，成像子系统将成像结果发送给数字微镜阵列，同时，数字微镜阵列上加载不同调制图案，数字微镜阵列将出射的光发送给收集透镜，收集透镜将收集的光发送给光电探测器，光电探测器采集不同调制图案对应透射光的强度值，光电探测器将采集的数据上传给上位机；
上位机对采集的数据进行处理得到初步干涉图像；通过初步干涉图像和参考平面波进行处理，得到新图像；对新图像进行处理，得到待测物体的复场图像；对待测物体的复场图像进行处理，得到待测物体的振幅和待测物体的相位。
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