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用相移技术实现数字全息的三维重构

作　者: 朱钒
导　师: 胡家升
学　校: 大连理工大学
专　业: 测试计量技术与仪器
关键词: 数字全息术相移数字全息术相移误差
分类号: O438.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 216次
引　用: 1次
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内容摘要

数字全息技术是光学全息术、计算机技术及电子成像技术相结合的产物。它基于光学全息理论,以CCD摄像机等电子成像器件作为记录介质获取全息图,然后通过计算机用数字方法对全息图进行再现。因此这个过程实现了全息图记录、存储和再现全过程的数字化和实时化。数字全息术不仅可以得到原始物体的振幅信息,而且可以得到物体的相位信息,这相比于其他技术是一个很大的优势,因此在光学测量、图像识别和加密、显微成像等很多领域都有广泛的应用。将相移技术引入数字全息术可以直接再现物体的原始像,很好的消除共轭像和零级亮斑的影响,增加再现像的像素数,提高再现像的质量。因此相移数字全息术在很多领域有着更重大的应用。本论文对相移数字全息的一些特性进行了较为详细的理论与实验研究,主要完成了以下工作:(1)在对全息术进行概述的基础上,阐述了数字全息术的历史、发展及应用,着重介绍了数字全息术的基本原理,并对同轴数字全息术与离轴数字全息术进行了较为详细的比较。(2)概述了相移数字全息术的发展历史及其应用,着重介绍了相移数字全息术的基本原理及消除零级亮斑和共轭像的几种最常用的相移算法,并比较详细地介绍了相移数字全息的实验装置。(3)由于相移数字全息术对相移装置的精密度要求很高,相移操作次数越多,可能造成的误差越大。本文对单次相移数字全息术进行了研究,完成了实验光路的搭建,并对二维透射式物体和三维漫反射物体进行了再现。(4)讨论了相移数字全息中,相移角的选取对再现像的影响。从理论上分析了产生相移误差的原因,并利用迭代算法消除相移误差,通过计算再现像所有抽样点的强度偏差之和,找到使强度偏差之和最小时的相移角,消除了相移误差,证明该方法对于相移误差的消除是很有效的。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-14
  1.1 全息术的历史和发展  9
  1.2 数字全息术的历史和发展  9-10
  1.3 数字全息术的应用领域  10-11
  1.4 相移数字全息术的提出  11-12
  1.5 相移技术的研究方向  12
  1.6 本论文的主要研究工作内容  12-14
2 数字全息术的基本理论  14-26
  2.1 数字全息术的记录和再现  14-16
  2.2 数字全息术中再现像的位置  16-18
  2.3 数字全息术的再现算法  18-21
    2.3.1 卷积法  18-19
    2.3.2 菲涅尔算法  19-21
  2.4 数字全息术的分类  21-22
    2.4.1 同轴数字全息术  21-22
    2.4.2 离轴数字全息术  22
  2.5 数字全息术记录过程中的一些问题  22-25
  2.6 数字全息术中的数字图像处理  25-26
3 相移数字全息术  26-32
  3.1 相移数字全息术的实验装置  26-28
    3.1.1 相移器  27
    3.1.2 电荷耦合器件CCD  27-28
  3.2 相移数字全息术的基本原理  28-29
    3.2.1 记录过程  28
    3.2.2 再现过程  28-29
  3.3 相移数字全息术的几种常用算法  29-32
    3.3.1 四步算法  29-30
    3.3.2 三步算法  30-32
4 单次相移数字全息术  32-39
  4.1 基本原理  32-33
  4.2 实验结果及分析  33-37
    4.2.1 二维透射式物体的记录和再现  33-35
    4.2.2 三维漫反射式物体的记录和再现  35-37
  4.3 总结  37-39
5 相移数字全息术中最佳相移角的选取及误差的消除  39-48
  5.1 相移误差分析  39-40
  5.2 相移误差消除方法  40-41
  5.3 二维透射式物体实验结果的分析  41-44
    5.3.1 相移角选取的数值计算  41-42
    5.3.2 消除相移误差的数值计算  42-44
  5.4 三维漫反射式物体实验结果的分析  44-46
  5.5 总结  46-48
结论  48-50
参考文献  50-53
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  53-54
致谢  54-56

用相移技术实现数字全息的三维重构

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