基于数字全息的图像再现技术研究(可复制论文).pdf

摘要再现。全息光学再现是一个衍射的过程,数字再现则是以菲涅尔一克希霍夫积分作方设计了一套便携式数字全息实验系统。以三枚硬币为被测物体,完成全息数全息技术通过郝嘉锕庹穹拖辔坏姆椒芄淮锏郊锹己突指次锾迦息的目的。全息技术的这一特性使得它被广泛应用于科学研究、工业检测、商业包装和艺术设计等领域。数字全息技术是以传统光学全息为基础,使用字化地记录全息干涉条纹。数字全息图能够通过计算机,实现数字再现以及物体变形的测量;同时数字全息图也可以利用空间光调制器实现物体三维信息的空间再现。论文的主要工作是研究基于数字全息的图像再现技术,包括数字再现和光电公式为基础,计算得到数字再现图像。为便于计算,对该公式做一些变换,可以得到不同的方法。菲涅尔近似法和卷积处理法是两种常用的方法。这两种算法计算相对简便。各有特点。数字再现中为了得到较好的再现图像,既要提高数字全息图的记录质量,也要使用一些图像处理的方法抑制或消除再现过程中存在的干扰。论文引入移位成像的方法提高全息记录的分辨率,并使用反演解析法证明了这个方法的可行性;引入调焦函数求解最佳再现距离,使用时域调焦算法和频域调焦算法求解同一幅全息图的最佳再现距离,所得结果基本相同:分别使用减平均值法、高通滤波法和ㄔ诤艽蟪潭壬弦种屏肆慵堆苌涞母扇拧除了数字再现以外,光电再现也是全息再现研究的一大热点。它既不同于计算机的数字再现,也不同于传统的光学再现。空间光调制器的使用是光电再现与数字再现和传统光学再现的最大区别。虳是两种用于全息光电再现的主要器件。论文介绍了它们的基本结构和工作原理,并分析了两者的分辨率、像素尺寸、光能利用率等参数的差异。论文在上述理论的基础上,搭建了实验平台,进行了实验工作,并为项目合字化记录梅颇品ê途砘矸ㄓ枰允衷傧郑菏褂么蠛愎獾绻镜壕Э占涔獾髦破鞔罱ㄈ⒐獾缭傧窒低常迪至耸导适秩⑼的再现。论文最后对所进行的工作作出了总结,提出了下一步工作的设想。关键词:数字全息技术,数字再现,光电再现,空间光调制器箍于数字夸息的制像再现技术
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第一章绪论引言全息技术的应用家利斯臀谂撂啬峥怂提出了离轴全息图以后【浚⒓人类获得的信息约%来自视觉,物质世界的对象都是三维的。普通照相技术是根据几何光学成像原理,记录下光波的强度,将空间物体成像在一个平面上,由于丢失了光波的相位信息,因而失去了物体的三维信息】。如果能够记录物光波的振幅和相位,并在一定条件下再现,则可以看到包含物体全部信息的三维像,即使物体已经移开,仍然可以看到原始物体本身具有的全部现象,包括三维感觉和视差,全息技术就能满足这个要求。全息术在记录了光波的强度信息的同时还记录了相位信息,是真正的三维记录和显示。全息术之所以具有这个特点,是因为全息成像与普通照相的原理是截然不同的。普通照相在胶片上记录的是物光的振幅信息鎏逑钟诠馇糠植,而全息成像在记录振幅信息的同时,还记录了物光的相位信息。它是先利用光的干涉原理,将物体反射的光波以干涉条纹的形式记录下来;然后利用衍射原理在~定条件下使其再现,形成与原物体逼真的三维像,“全息”也因此而褥名。全息术最初是由英籍匈牙利科学家丹尼斯遣于年提出来的】,它的目的是利用全息术提高电子显微镜的分辨率,在布拉格和策尼克的研究基础上,盖伯找到了一种避免相位信息丢失的技巧但是这种技术要求高度相干性及高强度的光源而一度发展缓慢。整个世纪年代,一些科学家大大扩展了盖伯的理论并加深了对这~新的成像技术的理解。直到年第一台激光器问世,解决了相干光源问题,继而在年美国科学术的研究才获得突飞猛进的发展,并越来越为人们所重视。近年来,全息技术的研究开趋广泛深入,逐渐开辟了许多全息应用的新领域,逐步成为了光学信息领域的一个重要分支。随着计算机技术、光电子技术和微电子技术的发展和新型材料的研究,使得全息技术被广泛的应用于全息干涉耩于数字伞息的豳像旨际跹稻
计量、全息存储、全息光学元件、全息显微术,模压全息和显示全息等诸多方面。其中全息干涉计量、全息存储、模压全息和显示全息应用最为广泛,产业化也较为成熟卧【。全息干涉计量术是全息术诞生以来得到最广泛应用的一个领域,全息干涉计量术在微应力分析、表面微位移测量、形状和等高线的检测、振动分析、无损检测等领域得到了广泛的应用。该技术已经渗透到机械学、流体力学、断裂力学、空气动力学、声学、航空航天、化工、高分子化学、医学、生物学等学科领域中去。在具体方法上,先后发展了实时全息干涉法、二次曝光全息干涉法,时间平均全息干涉法,双波长干涉法,以及双脉冲频闪全息干涉法等等。全息存储在存储容量方面具有