数字全息术中一些基本问题的初步研究

昆明理工大学

硕士学位论文

数字全息术中一些基本问题的初步研究

姓名：王艳萍

申请学位级别：硕士

专业：应用数学

指导教师：吕晓旭

20040401

摘要

随着计算机技术、传感技术、图像处理技术及电子记录器材的发展，近年来数字全息术得到了国内外的密切关注。数字全息术用电荷耦合成像器件ＣＣＤ代替普通全息记录材料记录全息图，用计算机模拟再现取代光学衍射来实现所记录物场的数字再现，实现了全息图记录、存储、处理和再现全过程的数字化，给全息技术的发展和应用增加了新的方法。它已广泛地运用于形貌测量、变形测量、振动测量、构件缺陷测量、光纤、微电子和生物细胞等测量领域，有着极为重要的意义。

本文在对全息术进行概述的基础上，阐述了数字全息术的发展、应用及国内外的研究现状，着重介绍了传统光学全息术及数字全息术的基本原理，数字全息术的特点以及数字全息术中的一些基本问题，针对离轴菲涅耳数字全息图，研究了数字记录与数字再现算法，并利用ＭＡＴＬＡＢ数学计算软件编写计算程序，实现了相应的算法。

本文所做工作是数字全息研究中基础性的工作，主要针对数字全息中的一些基本问题进行了理论及实验上的分析、研究，具体说来有以下几个部分：

（１）、借助于ＭＡＴＬＡＢ数学计算软件，用数值模拟方法对数字全息的记录和再现

参数进行研究，并进行了数字全息的实验记录和再现，模拟与实验结果基本一致：

（２）、利用数字全息光栅对数字全息的采样条件以及再现像的分离进行研究，寻

找出记录过程中采样的方法和规律，在此基础上对～般衍射物体进行记录和再现研究，着重针对参物光央角与再现像分离关系闯题进行了详细的讨论及实验研究，并对数字全息中记录距离及再现距离进行讨论：

（３）、对数字再现光场进行了讨论，得出再现参考光的入射方向对再现像的尺寸

大小及分离情况没有影响的结论；初步研究了数字全息图再现像的定量分析和计算；

（４）、针对数字全息中再现像的分离问题，采用傅立叶交换及频谱滤波方法和四

步相移方法，较好地去除了零级像及共轭像对再现实像的影响，在一定程度上提高了数字全息再现像的质量。

关键词：全息术数字全息术离轴全息菲涅耳衍射傅立叶变换

ＡＢＳＴＲＡＣＴ

Ｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｃｏｍｐｕｔｅｒ

ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｎｒｅｃｏｒｄｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、ｉｍａｇｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ

ｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓｍｏｒｅａｔｔｅｎｔｉｏｎｈａｖｅｂｅｅｎｇｏｔｈｏｌｏｇｒａｐｈｙｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ｄｉｇｉｔａｌ

Ｉｎｄｉｇｉｔａｌｈｏｌｏｇｒａｐｈｙ，ｃｈａｒｇｅｃｏｕｐｌｅｄｄｅｖｉｃｅＣＣＤｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｓｃｏｍｍｏｎｒｅｃｏｒｄｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌ

ｏｐｔｉｃａｌｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎｔｏｒｅｃｏｒｄｔｏｈｏｌｏｇｒａｍａｎｄｃｏｍｐｕｔｅｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｐｌａｃｅｓｄｉｇｉｔａｌｌｙｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｒｅｃｏｒｄｅｄｏｂｊｅｃｔｆｉｅｌｄ．Ｄｉｇｉｔａｌ

ｎｅｗｍｅｔｈｏｄｆｏｒｔｈｅｈｏｌｏｇｒａｐｈｙｒｅａｌｉｚｅｓｔｈｅｗｈｏｌｅｄｉｇｉｔａｌｐｒｏｃｅｓｓｏｆｒｅｃｏｒｄｉｎｇ、ｍｅｍｏｒｙ、ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｎｄｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｈｏｌｏｇｒａｍ，ｉｔａｄｄｓａ

ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｈｏｌｏｇｒａｐｈｙ．Ｄｉｇｉｔａｌｈｏｌｏｇｒａｐｈｙｈａｓｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙａｐｐｌｉｅｄｉｎｍａｎｙｆｉｅｌｄｓｓｕｃｈａｓａｐｐｅａｒａｎｃｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ、ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ、

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ｈｏｌｏｇｒａｐｈｙ

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