近日，我院在基于非相干数字全息的三维测量研究方面取得进展，相关成果以“Three-dimensional ranging system based on Fresnel incoherent correlation holography”为题发表于国际知名物理类期刊《Optics Letters》。论文第一作者为我院2021级测试计量技术与仪器专业硕士研究生张朋威和马凤英教授，通讯作者为胡永生副教授和青年教师何九如。郑州大学物理学院为论文第一单位。

三维测量，顾名思义就是对被测物体进行全方位测量，从而确定被测物体的三维坐标数据，目前已被广泛应用于工业自动化加工、工业检测、建筑设计和结构测量等。接触式测量和非接触式测量是实现三维测量的两种技术手段，相比于接触式测量，基于数字全息的非接触式测量既不会损伤物体表面，也不需要多次扫描和机械运动，已成为物体三维形变和位移测量的关键技术手段。

然而，该技术也存在一定的局限性。基于干涉原理的数字全息测量系统仅沿光轴方向具有较高的灵敏度，而对垂直于光轴方向上的位移和形变不敏感，因此单个数字全息装置仅能实现一个维度上的位移测量。另一方面，传统相干数字全息使用激光作为照明光源不仅限制了其应用环境，还会产生散斑噪声，严重影响了系统的成像质量和测量精度。

图1 两个非共面苍蝇标本的面内位移测量结果.

图2 两个非共面苍蝇标本的面外位移测量结果.

针对以上问题，研究团队提出了一种基于菲涅耳非相干相关全息的三维测量系统，同时实现了面内位移和面外位移的三维测量。相比于传统相干数字全息的三维测量方法，我们所提出的三维测量系统不仅摆脱了对相干光源的依赖，还大大简化了系统装置。实验结果表明，该系统无论对二维物体还是三维物体，均能实现高精度的三维测量。相比于传统相干数字全息的三维测量方法，所提出的方法实现了更高的测量精度，面内位移和面外位移测量的平均相对误差分别为0.76 %和0.1 %。以上研究成果为非相干数字全息在三维测量方面的应用研究提供了新的思路。

该项工作得到了国家自然科学基金、河南省自然科学基金以及郑州大学等科研项目的资助。

文章链接：https://doi.org/10.1364/OL.519014