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《长春工业大学》 2012年
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三维菲涅耳计算全息图的再现研究

侯洁  
【摘要】:随着人类对生活品质要求的不断提高,对于三维空间的研究已经不再局限于诸如:三维动画,三维立体图片等娱乐媒体类方面的研究。三维物体的再现可渗入到医学,考古,军事,航空等各个领域。 全息图的再现研究,不管是光学全息图还是计算全息图,在传统上往往是利用光学方法来实现,而利用光学方法再现像由于其过程的复杂性,周期很长,而且再现影像质量不高,现在该领域内出现了计算全息再现技术,消除了若干由光学方法制备带来的各种影响,提高了信噪比,而且为再现像评价奠定了相对客观的基础。只要将光学再现的各个因素影响逐一加入即可反映实际的再现情况,整个过程简单快捷。 计算全息技术具有很大的灵活性,计算编码方法具有多样性,计算全息技术已经在三维显示、图像识别以及多种领域得到应用。最近,计算全息领域的新进展是利用高分辨率位相空间光调制器实现计算全息图的实时再现,这种技术的广泛应用显示了计算全息技术的巨大的发展前景。 因此,本文在光学全息的理论基础上提出了一种基于计算机的三维全息图的生成和再现方法,建立三维物体的数学模型,用计算机模拟出物体的菲涅尔物波信息,再根据低通信号抽样定理对所得的物波信息进行抽样,通过菲涅耳衍射公式计算菲涅耳衍射区内的复振幅,进一步通过傅里叶变换计算全息图,从而得到重构图,按重构图各像素灰度值重现物体的像。本文首先以三维物体的一个截面,即二维横截面的再现为基础进行展开,得到三维物体的再现方法,以普通灰度图像的再现为基础进行展开,通过分别先获得三个颜色通道分量的全息图,进行将物波信息进行叠加,从而获得彩色图像的三维再现方法。 本课题的主要工作为截取三维物体的一个二维截面信息,通过菲涅尔衍射获得全息面上的灰度全息图,再通过逆傅里叶变换获得再现值;根据二维灰度信息的再现方法,将彩色图像的三个颜色分量通道进行再现,再进行叠加,最后获得彩色图像的二维再现;研究三维计算全息图的数值计算方法,建立三维计算全息图的数学模型,实现计算全息图的制作。通过不断的实验和总结,获得菲涅尔衍射区域内的衍射距离值;研究计算全息系统取样的充分必要条件,使得计算得到的全息图能够满足全息抽样定理的要求;研究全息图记录和再现的方法。获得灰度图像的三维物体再现。
【学位授予单位】:长春工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TN26;TP391.41

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