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《中国石油大学(华东)》 2016年
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基于广义相移数字全息的理论与实验研究

张鲤  
【摘要】:数字全息技术利用图像传感器记录物体三维图像并使用计算机再现物体的全息图像,因此它在三维测量领域得到了广泛的应用。然而,数字全息技术存在显著的缺点,同轴记录时,产生的零极像和共轭像难以分离,导致重建的物体成像质量低;离轴记录时,对CCD的分辨率要求较高,不能充分利用CCD的带宽。将相移技术引入数字全息技术中形成了相移数字全息术,它可以解决零级像与共轭像难以分离、全息图空间频率低等问题,有效的提高再现像的分辨率,不仅如此,其对实验操作环境要求较低,误差校正更加方便。本文简单介绍了相移数字全息的理论推导,并详细叙述了当参考光为球面波时的全息图还原算法。然而,相移数字全息中也存在许多需要解决的问题。在传统的相移数字全息中,通过定步长标准相移算法来实现对相移值的准确固定,但是这种操作繁琐,并且容易受到其它因素的影响。将广义相移技术与传统相移数字全息结合形成广义相移数字全息技术,其通过从全息图像中提取相移值解决了传统相移数字全息中对固定相移值的依赖。本文介绍了广义相移数字全息术中基于最小二乘法迭代的两步、三步、四步还原算法,其可以在相应的所需干涉图中找到未知相移。在广义相移数字全息术应用中,干涉图或多或少的含有各种误差,如参考光的微斜造成谐波会影响再现像的相位分布、BS两平面之间不平行也会造成的谐波干扰。这两种谐波误差都会导致重建物光波前成像质量的降低,参考光倾斜导致在重建光波前发生严重的相位扭曲,这种倾斜对于我们得到的像质起到了严重的干扰作用;BS两面之间不平行导致全息图像携带干扰谐波,影响还原图像质量。本文中我们针对这些影响再现像质量的原因做了以下工作:分析了参考光倾斜对物光再现的影响,在已有参考光倾斜误差探测和校正方法的基础上提出了更加简洁精确的误差探测和物光波前校正方法,随后的计算机模拟验证了算法的有效性,并设计验证实验对算法进行验证;分析了BS两面之间不平行形成谐波的机理,提出一种基于空间频谱的去谐波算法,并使用计算机模拟验证了算法的正确性。将我们针对上述两种影响因素分别提出的校正算法应用于带有谐波的干涉图上,可以有效的消除谐波对再现物光的影响,大幅提高了再现像的质量。
【学位授予单位】:中国石油大学(华东)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:O438.1

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