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计算全息编码技术的研究

张海庆  
【摘要】:计算全息是建立在现代光学与数字计算结合基础之上的。自从激光问世之后,全息技术迎来了它又一次的生命,“全息潮”在光学领域中盛极一时。在伴随数字计算机和数字信号处理技术迅猛发展及广泛应用的同时,计算全息技术在光学数据处理、存储与加密、干涉量度和三维物体显示等领域得到了空前发展,它不仅能象光学全息一样,全面记录物光波的振幅与相位信息,而且具有高灵活性、可重复性等特点。 全息照相技术是一种迅速发展起来的成像新技术,它在理论与实践中都取得了很大成绩,不仅得到了光学领域还有其他领域的广泛关注。波面的记录和波前的再现是全息术成像过程中的两个主要步骤,再现原始物波应用的是白光或者单色光照射于波面记录在记录介质上的全息图。根据在全息术中使用的可见光波,微波,声波和射频波,我们把制作的全息图依次叫做光学全息图、无线电全息图和声全息图。我们可以将全息术和计算机技术相结合,利用计算机制作全息图。这种制作方法是将物波的数学描述输入到计算机,经过处理后绘制出全息图,最后用光学方法重现。由此可以知道利用计算机制全息图是不需要实际存在的物体的象。这样由计算机控制微度计显示或绘图仪绘图,然后由照像制版而成后就是计算全息图。在制作全息图的过程中,记录和再现的波面都是空间的复数信号,还必须将这些复值信号进行计算全息编码。 本文在深入研究计算机制全息图的理论基础上,为了保证不管是用微度计显示还是用绘图仪记录作图都最终能够用光学方法完备地再现这些复值函数,把一个空间复值以离散形式转换为实的非复值全息函数,重点研究将复值信号进行计算全息编码转换的过程。首先研究计算全息编码算法的基本原理,比较他们的优劣;然后基于计算全息编码的基本原理尝试研究了计算全息编码算法与密码体制算法相结合,通过对比研究,在密码体制的各种算法中选取符合计算全息编码原理的算法;用计算机模拟全息图再现,通过模拟分析结果。


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