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《安徽大学》 2003年
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全息成像的研究

柴晓冬  
【摘要】: 本论文以视频全息显示为目标,讨论动态全息显示的理论、数值计算方法和技术实现等问题。经典的光全息由波阵面记录与重现这两个独立过程构成,因此无法实现全息显示的动态和实时性。而动态全息显示可真正实现交互式真三维显示,应用领域极其广阔。传统的研究集中在计算机生成全息图(computer-generated holography,简称CGH)和全息图综合的方法上,采用模拟光全息的物理方法,从而导致数据量庞大,无法在现有硬件上完成实时处理,或者靠损失部分三维信息和分辨率以减少数据量,但失去了真三维显示的效果。1990年美国麻省理工学院(MIT)媒体实验室S. A. Benton为首的空间成像小组采用全息视频的新方法,首次实现了动态全息显示。但图像的视角、体积和传输速率受到较大的限制,这既给动态全息显示带来了希望,也给该方法的进一步研究留下了一定的空间。本论文就是在这样一个背景下开展研究的。 论文首先研究了计算全息方法,然后以视频全息显示为目标,讨论了面向衍射的动态三维成像方法。对基于计算机的三维全息成像中的光栅编、解码理论进行了研究,在此基础上,将小波变换方法应用到全息显示中,建立新的变换模式下的光栅编、解码算法,计算中采用小波包分解方法,使全息条纹的计算更加快速、便捷。同时利用光栅的编码结果实现了一个具有三维感的全息立体图显示。为了达到实时性要求,在满足人眼视觉的光信息量基础上,对带宽压缩的理论问题进行了研究,提出了基于离散频谱的带宽压缩算法,并给出了结果。最后讨论了数字全息显示系统中的空间光调制器特性,对数字全息重构也进行了理论分析,模拟重构了镜面反射物波波阵面的相位。 论文中具体完成了以下工作: 1、对光的传播特性进行了数值模拟,以可视化方式表现了菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射的光场分布。 2、用模拟退火算法实现了全息图的计算及显示。 3、在基于干涉全息图的计算方法上,计算了一个点光源的干涉全息图和相位分布。 4、在面向衍射的三维成像方法上,用小波变换方法计算基本条纹,用小波包的分解法直接获得基本条纹函数,给出了条纹函数的物理特性。 博士论文 全息成像的研究 5、提出了基于离散频谱的带宽压缩算法。采用空间频率域的子采样,计算了 一个8倍的条纹函数压缩编码结果,并给出了简单易行的解码方式。 6、利用获得的基本条纹函数合成了一个基于序列视差图像的立体图显示,实 现了三维数据未知的物体的三维全息显示。 7、对CCD获取的镜面反射物波波阵面的干涉全息图,数字重构了其波阵面相 位并给出了算法。
【学位授予单位】:安徽大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TB877

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 郑华东;数字全息三维立体显示关键技术研究[D];上海大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 刘洋;基于LCOS的亚全息图计算及其三维显示应用[D];安徽大学;2011年
2 徐兵;光束整形元件的位相编码及制作工艺研究[D];苏州大学;2004年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 韩超;王冠凌;凌有铸;瞿成明;;基于罗曼编码全息图的数字水印[J];安徽工程大学学报;2011年03期
2 徐满平;周杰;;傅里叶变换全息的计算机模拟[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2007年06期
3 单筱攸;姜良广;;傅里叶变换对之间的不确定关系[J];鞍山师范学院学报;2005年06期
4 纪宪明,徐兰芳,沐仁旺,韩良恺;自聚焦图像边缘探测器[J];半导体光电;2002年02期
5 姚伟;许国良;李大勇;周海贤;;一种二维光码分多址系统编解码的新方法[J];半导体光电;2009年05期
6 荣彰;林舒;黄严;李滔;徐晶;;一种制作具有一定可视角度的傅里叶变换计算全息图的新方法[J];半导体光电;2010年06期
7 王丛舜,熊春阳,杨振川,张大成,方竞;一种新型静电驱动的单轴扭转微镜[J];微纳电子技术;2003年Z1期
8 王璐;刘庆纲;李锁印;魏泽峰;李敏;栗大超;胡小唐;;超高速电光采样技术及应用[J];微纳电子技术;2006年04期
9 杨松,宋菲君;小波变换在图形边缘检测中的应用[J];北京工业大学学报;2000年S1期
10 贾克斌,敦书波,陶世荃,杨大鹏,覃鸣燕;用数字信号处理方法抑制DHSS中噪声的研究[J];北京工业大学学报;2003年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张肃;于远航;张宇;王文生;;小波变换在微光目标探测与识别中的应用[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅰ[C];2011年
2 汪顺利;曹良才;顾华荣;何庆声;金国藩;;多样本并行估计在体全息景象匹配系统中的应用[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
3 王龙阁;赵磊;王艳;黄明举;;一种抗缩皱的光致聚合物全息存储特性的研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
4 沈文梅;江竹青;程国峰;宋蕾;陶世荃;;临面入射式体全息成像系统的选择成像特性研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
5 万晓君;禚渡华;施盟泉;陶世荃;赵榆霞;吴飞鹏;;双固化型全息用光致聚合物的研制及其全息性质研究[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(1)[C];2007年
6 毛彩荣;王红霞;杨志凌;吴红莉;;一种选择圆谐分量级次的新方法[A];2004全国光学与光电子学学术研讨会、2005全国光学与光电子学学术研讨会、广西光学学会成立20周年年会论文集[C];2005年
7 李闯;梁晓燕;冷雨欣;;啁啾脉冲放大系统空间特性的优化分析[A];上海市激光学会2005年学术年会论文集[C];2005年
8 霍富荣;陈宇;苗华;王文生;薛常喜;;空间光调制器在复杂背景目标识别技术中的应用[A];第六届全国信息获取与处理学术会议论文集(2)[C];2008年
9 陈宇;霍富荣;苗华;;对比度拉伸在目标探测与识别中的应用研究[A];第六届全国信息获取与处理学术会议论文集(2)[C];2008年
10 郎琪;邹昕;李洋;陈婷婷;王文生;;基于联合变换相关探测的滤波算法研究[A];第六届全国信息获取与处理学术会议论文集(1)[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 付申成;键裂解型有机全息存储介质的光电特性研究[D];长春理工大学;2010年
2 毕德仓;微波调制测风激光雷达新方法和激光雷达测量温度关键技术的研究[D];中国海洋大学;2010年
3 宋庆和;数字全息检测及其控制系统研究[D];昆明理工大学;2008年
4 郑睿;全光纤轴对称偏振光激光器[D];中国科学技术大学;2011年
5 王涛;基于液晶空间光调制器的彩色全息显示研究[D];上海大学;2011年
6 李季平;基于数字图像处理的叶片三维大位移测量研究[D];南京航空航天大学;2009年
7 李旭东;879nm激光二极管端泵的高重频高亮度Nd:GdVO_4激光器研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
8 翟千里;基于光致聚合物的盘式全息存储[D];北京工业大学;2011年
9 丁凌艳;非球面相位恢复检测技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
10 刘长海;全息模式波前传感技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 何帅;动态渐变灰阶数字掩模技术制作微透镜的研究[D];南昌航空大学;2010年
2 董衍堂;基于铌酸锂晶体的体全息存储与相关识别研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 韩宏颖;体积衍射光学元件的标量衍射数组分析[D];辽宁师范大学;2010年
4 刘成龙;Ru:Fe:LiNbO_3晶体缺陷结构及光折变性能的研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
5 李纪;菲涅耳全息图计算方法研究[D];昆明理工大学;2010年
6 骆琳;一种低玻璃转化温度的光折变聚合物体系[D];昆明理工大学;2010年
7 王占亮;DMD在数字实时全息中的应用[D];昆明理工大学;2009年
8 王朋朋;腔内倍频拉曼激光器以及相干反斯托克斯共线相位匹配的理论研究[D];烟台大学;2010年
9 陈祖红;光学图像的预处理与相关识别仿真[D];西安电子科技大学;2011年
10 张海庆;计算全息编码技术的研究[D];西安工业大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 黄骝,张少军,李延廷;激光光束的空间整形理论基础及发展展望[J];北京工业大学学报;2002年02期
2 丁辉;付梦印;;立体显示技术最新进展[J];电视技术;2006年08期
3 张泽,王勇,刘玉资,戴涛,张喆;电子全息在自旋电子学及半导体多量子阱材料研究中的应用[J];电子显微学报;2005年04期
4 周有余;郁进;;计算全息中三维点光源的频谱分析与实现[J];上海工程技术大学教育研究;2010年03期
5 陈海云;王辉;;用空间光调制器实现全息再现像的实时重构[J];光电工程;2008年03期
6 张国平,叶嘉雄,李再光;二元光学元件的耦合波分析[J];光电工程;1997年02期
7 鲁建业,李琦,董蕴华,高惠德,马祖光;采用混合遗传-模拟退火算法对 DOE 的直接设计[J];光电子·激光;2001年04期
8 颜树华,戴一帆,吕海宝,李圣怡;灰度掩模并行激光直写系统的总体设计[J];光电子·激光;2002年06期
9 王金城,郭欢庆,郎海涛,马跃;数字合成全息系统[J];光电子·激光;2002年07期
10 吕且妮,葛宝臻,罗文国,赵慧影,贺家李,张以谟;数字全息术及其在粒子场测试中的研究进展[J];光电子·激光;2002年10期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 曹玉茹;全息显示的计算原理、方法及系统实现[D];安徽大学;2006年
2 戴海涛;LCoS相位空间光调制器的特性及其应用研究[D];复旦大学;2005年
3 张晓洁;基于LCD空间光调制器全息显示的若干问题研究[D];浙江大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 韦晓茹;激光直写系统的软硬件设计[D];苏州大学;2003年
2 史东;体视全息图显示的理论与实验[D];安徽大学;2007年
3 张公瑞;基于LCOS的视频全息显示系统[D];安徽大学;2010年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前7条
1 王涛;于瀛洁;郑华东;;彩色全息光电再现倍率色差的消除[J];光学精密工程;2011年06期
2 马建设;夏飞鹏;苏萍;潘龙法;;数字全息三维显示关键技术与系统综述[J];光学精密工程;2012年05期
3 裴闯;蒋晓瑜;王加;张鹏炜;;一种三维物体相息图的迭代计算方法[J];光子学报;2013年03期
4 侯溯源;安晓亚;许剑;孙亮;;地理信息可视化新技术综述与分析[J];测绘与空间地理信息;2014年01期
5 陈亮;黄意;陈文经;;计算全息在三维立体显示中的应用[J];黑龙江科技信息;2014年22期
6 张鹏炜;蒋晓瑜;裴闯;张智诠;吕家国;;3D全息显示的城市光子地图系统设计[J];激光与红外;2014年09期
7 裴闯;蒋晓瑜;丁晟;张鹏炜;;利用空间光调制器实现计算全息三维显示[J];应用光学;2013年05期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 贾大功;张未冬;武立强;张红霞;张以谟;;全息三维显示技术及其发展[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 王涛;基于液晶空间光调制器的彩色全息显示研究[D];上海大学;2011年
2 刘长海;全息模式波前传感技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李大鹏;计算全息图像数据处理与显示系统设计[D];山东师范大学;2011年
2 吴迪;基于柱面透镜光栅的自由立体显示与借助激光探针的三维测量技术研究[D];华中师范大学;2011年
3 段现银;面向真三维立体显示的图像数据生成技术[D];广东工业大学;2011年
4 张未冬;三维计算全息显示技术的研究[D];天津大学;2010年
5 周小红;新型激光直写系统的优化设计与工艺研究[D];苏州大学;2005年
6 凌卫锋;倾斜多焦点Fresnel二元光学元件的优化方法和制作研究[D];苏州大学;2005年
7 陆亚聪;基于DMD高分辨率激光直写系统设计与实现[D];苏州大学;2007年
8 韩晓丽;基于达芬奇技术的三维全息显示系统的软件设计[D];山东师范大学;2010年
9 何志远;面向真三维显示的三维模型预处理技术[D];广东工业大学;2012年
10 陈巍华;基于空间光调制器的主动光学变焦系统的初探[D];安徽大学;2012年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 ;法国贝桑松光学实验室主任J.Ch.Viénot教授来华讲学记录 第四讲 空间—时间光学信息处理[J];光电工程;1982年06期
2 吴季;刘浩;阎敬业;孙伟英;张成;潘碑;;干涉式被动微波成像技术[J];遥感技术与应用;2009年01期
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4 刘力;张英平;;工业CT中MTF曲线测量的ASTM方法[J];无损检测;2007年07期
5 祝德顺;孙鸿;;全息光学透镜成象及全息光栅频谱分析在4f光学系统中的处理[J];应用光学;1986年05期
6 屠美容;;离焦对散斑测量灵敏度的影响[J];实验力学;1987年03期
7 冯铭;潘建壮;;对检测车轮轮辋裂纹的计算机辅助系统的探讨[J];铁道车辆;1996年02期
8 郑楚君;韩鹏;李榕;常鸿森;;基于角谱衍射的离轴数字全息数值重建理论分析[J];激光杂志;2006年01期
9 柴晓冬;鲁嘉华;;光互连中一种基于基本条纹衍射的全息图生成方法[J];南京理工大学学报(自然科学版);2008年05期
10 许元男;赵远;刘丽萍;孙秀冬;;应用Rényi熵的显著图生成与目标探测[J];光学精密工程;2010年03期
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1 张祥坤;高分辨率圆迹合成孔径雷达成像机理及方法研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2007年
2 肖瑜;自由空间光束衍射传输优化计算方法研究[D];华中科技大学;2013年
3 张建伟;变速介质三维地震叠前深度域成像与应用研究[D];成都理工大学;2004年
4 苑益军;复杂构造三维叠前时间偏移处理解释研究[D];中国地质大学(北京);2005年
5 许元男;可见光模糊图像的信息处理及目标探测[D];哈尔滨工业大学;2010年
6 许元男;可见光模糊图像的信息处理及目标探测[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 易观理;镜像综合孔径辐射计阵列排布和图像重构方法研究[D];华中科技大学;2012年
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1 薛玉利;基于Gabor变换的特征提取及其应用[D];山东大学;2007年
2 肖义男;数字图像自适应插值技术及其应用研究[D];重庆大学;2005年
3 李金全;环状光束的传输特性研究[D];四川大学;2007年
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5 邝爱华;非傍轴部分相干光束传输[D];电子科技大学;2009年
6 庄小利;综合孔径微波辐射计的模拟乘法器及其外围电路的实现[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2006年
7 朱丹丹;天线阵列优化研究[D];华中科技大学;2006年
8 郭勇;稀疏孔径光学系统光瞳结构的优化[D];苏州大学;2007年
9 陈婷婷;部分相干光束通过复杂光学系统的传输[D];江苏大学;2008年
10 王子寅;航海雷达监测海面溢油方法与技术的研究[D];大连海事大学;2011年
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