数字全息成像技术应用研究

第一章引言 (1)

1.1数字全息技术的产生与发展 (1)

1.1.1 光学全息技术的产生与发展 (1)

1.1.2 数字全息技术的产生与发展 (1)

1.2数字全息技术的应用现状 (2)

1.2.1 数字全息多平面成像与三维成像技术 (2)

1.2.2 数字全息显微技术 (4)

1.2.3 数字全息形貌分析 (5)

1.2.4 数字全息干涉计量 (6)

1.2.5 数字全息信息加密 (6)

1.3本论文的研究内容 (6)

1.4本论文的创新点说明 (7)

参考文献 (8)

第二章数字全息成像的基本特性 (16)

2.1 光学全息原理简介 (16)

2.1.1光学全息的记录 (16)

2.1.2光学全息的再现 (18)

2.2 数字全息的成像原理与特性 (19)

2.2.1菲涅耳数字全息图的成像原理与特性 (19)

2.2.2傅里叶变换数字全息图的成像原理与特性 (28)

2.3 本章小结 (41)

参考文献 (41)

第三章数字全息多平面成像技术 (43)

3.1基于DCT域图像融合的数字全息多平面成像技术 (43)

3.1.1 基于DCT域的图像融合原理 (43)

3.1.3本节小结 (52)

3.2基于非共轭二次扭曲位相的数字全息多平面成像技术 (52)

3.2.1非共轭二次扭曲位相多平面成像原理 (52)

3.2.2实验结果与分析 (53)

3.2.3本节小结 (57)

3.3基于二次扭曲相位因子的数字全息多平面成像技术 (57)

3.3.1二次扭曲相位因子数字全息多平面成像理论 (57)

3.3.2实验 (59)

3.4本章小结 (64)

参考文献 (65)

第四章数字全息显微成像技术 (67)

4.1 像面数字全息显微技术的基本原理 (67)

4.2 同轴像面数字全息显微技术 (70)

4.2.1 系统的标定 (71)

4.2.2 共轭像的消除 (74)

4.2.3 本节小结 (76)

4.3 离轴像面数字全息显微术相位畸变自动补偿 (76)

4.3.1 全息图的记录 (76)

4.3.2 离轴像面数字全息显微畸变补偿 (77)

4.4 本章小结 (80)

参考文献 (81)

第五章数字全息三维成像技术 (83)

5.1 全息三维显示系统简介 (84)

5.1.1 数字微镜器件（DMD） (84)

5.2 基于计算全息的三维显示技术 (88)

5.2.1 菲涅耳全息图的生成与计算机再现 (89)

5.2.2 计算菲涅耳全息图的DMD再现 (91)

5.3 基于数字全息的三维显示技术 (91)

5.3.1全息图衍射效率提高 (92)

5.3.2全息图条纹对比度提高 (93)

5.3.3数字全息图的DMD动态显示 (95)

5.4 本章小结 (95)

参考文献 (96)

第六章总结与展望 (97)

6.1 总结 (97)

6.2 展望 (98)

攻读博士学位期间取得的科研成果 (99)

致谢 (101)

数字全息成像技术应用研究第一章引言

第一章引言

1.1数字全息技术的产生与发展

1.1.1 光学全息技术的产生与发展

早在1948年，英国科学家Dennis Gabor提出了一种新的成像原理，称为全息术(holography) [1]，这一名词是引用希腊字“Holos”而得名的，是“完全”的意思。采用全息记录方式，可以记录物体真正的三维影像。由于他的这一发明及以后全息方法的应用，Gabor于1971年获得诺贝尔物理学奖金。

全息术是利用干涉原理来记录波前的一门科学，被记录的对象必须用相干光照明，因此受相干光源及稳定性问题限制，全息术真正得到发展是在激光器出现以后。1962年，密致安大学从事过雷达研究工作的 Leith和Upatnieks 将通讯中的载频概念运用到全息技术中，利用离轴方式将原始像与共轭像很好的进行了分离。他们引入了漫射照明的方法从而使记录介质上的信息大为丰富起来，也使所记录的物体显得更为清晰。同一时期，Denisyuk提出了白光再现反射全息图原理，引入了体全息图的概念[2-3]。

1964年后期，全息术几乎成了光学研究中最活跃的领域。在以后的几年中一直都有发明和创造，就在这期间研究了好几种彩色全息术，以及盛行于1969年的虹全息及以后的白光再现合成全息等。

全息术作为光学中的一门年轻学科，它迅速的发展，应用范围越来越广，从事激光全息术研究的科学工作者正在进行着大量的发展工作，它必然会在高科技的应用和发展中产生深远的影响。

1.1.2 数字全息技术的产生与发展

1967年，J. W. Goodman等人提出了用光电视像管采集全息图、并用计算机再现全息图的思路[4]。1971年，T. Huang在一篇综述文章中介绍当时将计算机技术应用于波场合成分析所取得的进展时，首次正式提出了“数字全息”这一术语[5]。但此后相当长一段时间内，由于计算机技术和电子成像技术的相对落后，数字再现全息图