基于數(shù)字全息的計(jì)算機(jī)再現(xiàn)和變形測量技術(shù).pdf

1、數(shù)字全息技術(shù)是物體影像計(jì)算機(jī)再現(xiàn)和物體狀態(tài)信息檢測如變形測量的重要技術(shù)方法，它是傳統(tǒng)全息技術(shù)的數(shù)字化版本，采用高分辨率的CCD實(shí)現(xiàn)全息圖的數(shù)字化記錄，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)字化處理。結(jié)合光電再現(xiàn)技術(shù)還可實(shí)現(xiàn)實(shí)際物體的空間三維影像再現(xiàn)。本文簡介了全息術(shù)的發(fā)展歷史及其基本應(yīng)用，對數(shù)字全息技術(shù)和傳統(tǒng)全息技術(shù)的特點(diǎn)進(jìn)行了比較，說明了論文研究的目的和意義。 論文的工作重點(diǎn)是物信息的計(jì)算機(jī)再現(xiàn)和變形測量技術(shù)的研究，其基礎(chǔ)是數(shù)字全息技術(shù)和數(shù)字全息干

2、涉計(jì)量技術(shù)的基本原理，在再現(xiàn)方法和變形測量方法上與傳統(tǒng)全息有所不同：采用數(shù)字化的計(jì)算機(jī)再現(xiàn)和變形測量。主要分為兩類：單幅數(shù)字全息技術(shù)和相移數(shù)字全息技術(shù)。 對于全息圖再現(xiàn)，物理光學(xué)上是一個衍射過程，在數(shù)學(xué)上有準(zhǔn)確的描述：瑞利—索莫菲爾德衍射公式。在計(jì)算機(jī)中可以基于該公式實(shí)現(xiàn)數(shù)字再現(xiàn)過程。為了便于利用該公式量化計(jì)算，有多種計(jì)算算法，主要有：菲涅爾近似法和卷積處理法。文中介紹了這些算法，并對在此基礎(chǔ)上的一些衍生算法進(jìn)行了總結(jié)，指出了它

3、們的優(yōu)缺點(diǎn)。對于相移數(shù)字全息技術(shù)的再現(xiàn)則包括求解全息面上物光波分布和物面上物體影像再現(xiàn)，其再現(xiàn)方法有：反變換方法和傅里葉變換法。本文詳細(xì)描述了數(shù)字全息再現(xiàn)中再現(xiàn)圖像的誤差抑制和像質(zhì)處理問題如：確定再現(xiàn)距離、消除中間亮斑、提高分辨率和對比度以及抑制相移誤差等。作者結(jié)合國內(nèi)外已有研究和自己的思考，提出了改進(jìn)空間濾波法、CCD移位成像和邊緣檢測等圖像處理方法以及改進(jìn)相移算法，為最終獲得較高精度再現(xiàn)圖像打下了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。 數(shù)字全息能

4、夠直接計(jì)算物波的光強(qiáng)信息和位相信息并分別量化表示，這對于物信息的變形測量來說是個很大的革新：利用數(shù)字全息技術(shù)，不必先獲得疊加干涉條紋、通過判讀條紋圖獲取變形信息，而是直接計(jì)算變形前后物波位相信息之差，獲得表征物體變形量的解包裹位相差分布圖。本文分別利用單幅和相移數(shù)字全息變形測量技術(shù)對高精度的物信息進(jìn)行了變形測量。 針對變形測量動態(tài)實(shí)時處理的應(yīng)用要求，本文編制了計(jì)算機(jī)自動控制PZT實(shí)現(xiàn)多步相移和相移量計(jì)算以及數(shù)字全息圖實(shí)時采集和自

5、動采集、存儲及顯示的軟件，為課題的進(jìn)一步工作提供了有益的工具。 論文在上述理論工作的基礎(chǔ)上，搭建了實(shí)驗(yàn)平臺，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)工作。測量對象是硬幣的表面圖案。進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)包括：利用菲涅耳近似法進(jìn)行單幅再現(xiàn)；利用雙曝光法變形測量；利用相移數(shù)字全息技術(shù)獲得全息面上物信息、利用反變換法再現(xiàn)；利用“4+4”、“2+2”等算法進(jìn)行變形測量以及單幅再現(xiàn)和相移再現(xiàn)時的誤差抑制、圖像處理等實(shí)驗(yàn)。 最后，本文對全文工作進(jìn)行了總結(jié)，提出了下一步工作的