基于数字全息的图像再现技术研究.pdf
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中图分类号：
TP703密级：
单位代号：
11903学号：
02720988上海大学硕士学位论文SHANGHAIUNIVERSITYMASTERSTHESIS题基于数字全息目的图像再现技术研多作者学科专业邹宾信号与信息处理导师张之江副教授完成日期2005年3月箍于数字夸息的制像再现技术摘要摘要全息技术通过t己录物光振幅和相位的方法能够达到记录和恢复物体三维信息的目的。
全息技术的这一特性使得它被广泛应用于科学研究、工业检测、商业包装和艺术设计等领域。
数字全息技术是以传统光学全息为基础，使用CCD数字化地记录全息干涉条纹。
数字全息图能够通过计算机，实现数字再现以及物体变形的测量；同时数字全息图也可以利用空间光调制器实现物体三维信息的空间再现。
论文的主要工作是研究基于数字全息的图像再现技术，包括数字再现和光电再现。
全息光学再现是一个衍射的过程，数字再现则是以菲涅尔一克希霍夫积分公式为基础，计算得到数字再现图像。
为便于计算，对该公式做一些变换，可以得到不同的方法。
菲涅尔近似法和卷积处理法是两种常用的方法。
这两种算法计算相对简便。
各有特点。
数字再现中为了得到较好的再现图像，既要提高数字全息图的记录质量，也要使用一些图像处理的方法抑制或消除再现过程中存在的干扰。
论文引入CCD移位成像的方法提高全息记录的分辨率，并使用反演解析法证明了这个方法的可行性；引入调焦函数求解最佳再现距离，使用时域调焦算法和频域调焦算法求解同一幅全息图的最佳再现距离，所得结果基本相同：
分别使用减平均值法、高通滤波法和HRO法在很大程度上抑制了零级衍射的干扰。
除了数字再现以外，光电再现也是全息再现研究的一大热点。
它既不同于计算机的数字再现，也不同于传统的光学再现。
空间光调制器的使用是光电再现与数字再现和传统光学再现的最大区别。
LCD和DMD是两种用于全息光电再现的主要器件。
论文介绍了它们的基本结构和工作原理，并分析了两者的分辨率、像素尺寸、光能利用率等参数的差异。
论文在上述理论的基础上，搭建了实验平台，进行了实验工作，并为项目合作方设计了一套便携式数字全息实验系统。
以三枚硬币为被测物体，完成全息数字化记录用菲涅尔近似法和卷积处理法予以数字再现：
使用大恒光电公司的GCS001001液晶空间光调制器搭建全息光电再现系统，实现了实际数字全息图的再现。
论文最后对所进行的工作作出了总结，提出了下一步工作的设想。
关键词：
数字全息技术，数字再现，光电再现，空间光调制器基于数一令息的幽像再现技术1i】f究一!
垒坚ABSTRACTHolographycallrecordandreconstructthree-dimensionalinformationoftheobjectbyrecordingtheamplitudeandphaseoftheobjectwaveThistechniqueiswidelyusedinscienceresearch，industrialmeasurement，commercialpackaging，artandmanyotherfieldsDigitalholographyisbasedontraditionalopticalholography,andthehologramisdigitalregisteredbytheCCDcameraComputercandigitallydisposethedigitalhologram，sothenumericalreconstructionanddeformationoftheobjectcanberealized；thedigitalhologramalsocanrealize3Dspatialreconstructionofactualobjectbyspatiallightmodulator（SLM）Theemphasisofthispaperisthestudyonimagereconstructiontechniquebasedondigitalholographytechnique，whichincludesnumericalreconstructionandoptelectronicreconstructionTheopticalreconstructionofholographyisadiffractionprocess，andthenumericalreconstructionisbasedonFresnelKimhhoffintegralformula，thereconstructedimagecanbegainedbycalculatingthisformulaWhentheformulaistransformed，differentmethodsforcalculationcanhegainedFresnelapproximationmethodandconvolutionmethodarecommonlyusedWhenthesetwomethodsareused，itisrelativelyconvenienttocalculatetheformulaAndtheyhavecharacteristicsrespectivelyTooptimizereconstructedimage，thequalilyofdigitalrecordingshouldbeimprovedandtheerrorsmustberestrainedbyusingsomedigitalimageprocessingapproachesInthispaper,CCDshiftingimagingmethodforimprovementofCCDimagingresolutionisintroducedtoimprovequalityofdigitalholographyrecording，anditisprovedfeasiblebyaninversionanalysismethodThefoCUSfonctionisalsointroducedtodeterminetheexactregisteringdistanceTheregisteringdistancesofthesamehologramgettingbyspectralmethodsandtimemethodsrespectivelyaresimilarThezeroorderdiffractionspeckleisalsobeeliminatedwithsubtractingtheaverageintensitymethod，high-passfiltermethodandHROmethodOpt-electronicreconstructionisanothermethodtoreconstructthedigitalhologramTheusageofSLMjsthemaindifierencebetweenopt-electricreconstructionand”aditionalopticalreconstructionsLiquidcrystaldisplay（LCD）andDigitalmicromirrordevice（DMD）aretwokindsofSLMsforholographydisplay,theirstructuresandworkingprinciplesareintroducedinthepaperThecharacteristicsoftwokindsofSLM，suchasresolution，pix
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