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数字全息图记录及再现算法的研究

叶春玲  
【摘要】: 数字全息术是在传统光学全息基础上,结合电子技术、计算机技术以及图像处理技术发展起来的一种新型全息技术。它以CCD等光电耦合器件取代传统的干版记录全息图,并由计算机以数字的形式对全息图进行再现。数字全息可以很方便地加入数学处理方法,曝光时间短,没有湿处理过程,因而可以实时进行图像的获取和处理。 本论文从理论和实验两方面对数字全息图的记录与再现进行了研究。在衍射理论基础上详细推导了三种再现算法(菲涅耳积分变换法、卷积法、傅立叶变换法)的数学表示。根据算法的离散数学表示编制相应的算法程序。运行程序模拟了数字全息图的生成与再现。根据频谱分离条件及抽样定理,分析计算了菲涅耳离轴数字全息中物光和参考光夹角取值范围、CCD可记录的最大物体尺寸以及最小记录距离,讨论了记录距离与再现像分辨率之间的关系问题。结果表明采用菲涅耳积分变换法和傅立叶变换法再现时,其再现像的分辨率和空间带宽积随记录距离增大而降低,而采用卷积法再现时,其再现像的分辨率及其空间带宽积都不随记录距离改变而改变。实验上记录了菲涅耳离轴数字全息图和无透镜傅立叶变换全息图,并分别用菲涅耳积分变换法,卷积法及傅立叶变换法再现原图像,结果与理论分析一致。


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