基于數(shù)字全息的圖像再現(xiàn)技術(shù)研究.pdf

1、全息技術(shù)通過(guò)記錄物光振幅和相位的方法能夠達(dá)到記錄和恢復(fù)物體三維信息的目的。全息技術(shù)的這一特性使得它被廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究、工業(yè)檢測(cè)、商業(yè)包裝和藝術(shù)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域。數(shù)字全息技術(shù)是以傳統(tǒng)光學(xué)全息為基礎(chǔ)，使用CCD數(shù)字化地記錄全息干涉條紋。數(shù)字全息圖能夠通過(guò)計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字再現(xiàn)以及物體變形的測(cè)量；同時(shí)數(shù)字全息圖也可以利用空間光調(diào)制器實(shí)現(xiàn)物體三維信息的空間再現(xiàn)。 論文的主要工作是研究基于數(shù)字全息的圖像再現(xiàn)技術(shù)，包括數(shù)字再現(xiàn)和光電再現(xiàn)。全息光學(xué)

2、再現(xiàn)是一個(gè)衍射的過(guò)程，數(shù)字再現(xiàn)則是以菲涅爾-克希霍夫積分公式為基礎(chǔ)，計(jì)算得到數(shù)字再現(xiàn)圖像。為便于計(jì)算，對(duì)該公式做一些變換，可以得到不同的方法。菲涅爾近似法和卷積處理法是兩種常用的方法。這兩種算法計(jì)算相對(duì)簡(jiǎn)便，各有特點(diǎn)。 數(shù)字再現(xiàn)中為了得到較好的再現(xiàn)圖像，既要提高數(shù)字全息圖的記錄質(zhì)量，也要使用一些圖像處理的方法抑制或消除再現(xiàn)過(guò)程中存在的干擾。論文引入CCD移位成像的方法提高全息記錄的分辨率，并使用反演解析法證明了這個(gè)方法的可行性；

3、引入調(diào)焦函數(shù)求解最佳再現(xiàn)距離，使用時(shí)域調(diào)焦算法和頻域調(diào)焦算法求解同一幅全息圖的最佳再現(xiàn)距離，所得結(jié)果基本相同；分別使用減平均值法、高通濾波法和HRO法在很大程度上抑制了零級(jí)衍射的干擾。 除了數(shù)字再現(xiàn)以外，光電再現(xiàn)也是全息再現(xiàn)研究的一大熱點(diǎn)。它既不同于計(jì)算機(jī)的數(shù)字再現(xiàn)，也不同于傳統(tǒng)的光學(xué)再現(xiàn)。空間光調(diào)制器的使用是光電再現(xiàn)與數(shù)字再現(xiàn)和傳統(tǒng)光學(xué)再現(xiàn)的最大區(qū)別。LCD和DMD是兩種用于全息光電再現(xiàn)的主要器件。論文介紹了它們的基本結(jié)構(gòu)和工

4、作原理，并分析了兩者的分辨率、像素尺寸、光能利用率等參數(shù)的差異。 論文在上述理論的基礎(chǔ)上，搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)工作，并為項(xiàng)目合作方設(shè)計(jì)了一套便攜式數(shù)字全息實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。以三枚硬幣為被測(cè)物體，完成全息數(shù)字化記錄；用菲涅爾近似法和卷積處理法予以數(shù)字再現(xiàn)；使用大恒光電公司的GCS-001001液晶空間光調(diào)制器搭建全息光電再現(xiàn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)際數(shù)字全息圖的再現(xiàn)。 論文最后對(duì)所進(jìn)行的工作作出了總結(jié)，提出了下一步工作的設(shè)想。