全息成像的研究(4)

博士论文全息成像的研究

论文摘要

本论文以迥塑全星星委为目标，讨论毯查全墨星委的理论、逛查堇！±箜方法和技术实现等问题Ｎ经典的光全息由波阵面记录与重现这两个独立过程构成，因此无法实现全息显示的动态和实时性。而动态全息显示可真正实现交互式真三维显示，应用领域极其广阔ｌ蛐ｌ。传统的研究集中在计算机生成全息图（ｃｏｍｐｕｔｅｒ—ｇｅｎｅｒａｔｅｄｈｏｌｏｇｒａｐｈｙ，简称ＣＧＨ）和全息图综合的方法上，采用模拟光全息的物理方法，从而导致数据量庞大，无法在现有硬件上完成实时处理，或者靠损失部分三维信息和分辨率以减少数据量，但失去了真三维显示的效果１３，４＇ｊ。１９９０年美国麻省理工学院（ＭＩＴ）媒体实验室ｓ．Ａ．Ｂｅｎｔｏｎ为首的空间成像小组采用全息视频的新方法，首次实现了动态全息显示Ｉ５１。但图像的视角、体积和传输速率受到较大的限制，这既给动态全息显示带来了希望，也给该方法的进一步研究留下了一定的空１９。本论文就是在这样一个背景下开展研究的。少

论文首先研究了计算全息方法，然后以视频全息显示为目标，讨论了面向衍射的动态三维成像方法。对基于计算机的三维全息成像中的光栅编、解码理论进行了研究，在此基础上，将小波变换方法应用到全息显示中，建立新的变换模式下的光栅编、解码算法，计算中采用小波包分解方法，使全息条纹的计算更加快速、便捷。同时利用光栅的编码结果实现了一个具有三维感的全息立体图显示。为了达到实时性要求，在满足人眼视觉的光信息量基础上，对带宽压缩的理论问题进行了研究，提出了基于离散频谱的带宽压缩算法，并给出了结果。最后讨论了数字全息显示系统中的空间光调制器特性，对数字全息重构也进行了理论分析，模拟重构了镜面反射物波波阵面的相位。

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、＼ｉ论文中具体完成了以下工作：

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ｌ、对光的传播特性进行了数值模拟，以可视化方式表现了菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射的光场分布。

２、用模拟退火算法实现了全息图的计算及显示。

３、在基于干涉全息图的计算方法上，计算了一个点光源的干涉全息图和相位分布。

４、在面向衍射的三维成像方法上，用小波变换方法计算基本条纹，用小波包的分解法直接获得基本条纹函数，给出了条纹函数的物理特性。