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全息图信息压缩的初步研究

韩鹏飞  
【摘要】: 全息术的发展给三维全息显示带来希望,而实现全息图的存储和通讯对于真正意义上的动态三维显示有着十分重要的意义。但是,作为一种通讯用的立体显示技术,全息图记录的立体信息非常庞大。若要使具有庞大信息量的全息图应用于实际传输,首先必须考虑的是信息的压缩、存储、再现及再现像质的评价。由于全息图的信息比二维动态图像信息庞大,其压缩技术成为有效存储,传输的重要课题。 本文首先概述了全息术的发展和数字全息图信息压缩的研究背景和国内外发展状况,接着在菲涅耳衍射理论的基础上分析了点光源菲涅耳全息图的记录、重现过程,并利用MATLAB编程实现了点光源菲涅耳全息图生成和重现的计算机仿真;同时讨论了菲涅耳衍射光分布的两种常用算法—卷积算法和菲涅耳变换算法和数字全息图零级像和共轭像消除的几种方法。在此基础上利用MATLAB编程实现了物体菲涅耳数字全息图的生成和数字重现的计算机模拟。 从理论上推导全息图的信息量的数学表达式,分析了影响数字全息图信息量的相关因素以及利用目前开发的动态视频编码方法实现全息图的压缩的可行性。接着本文在考虑牺牲全息图分辨率的条件下研究了小波分析在全息图压缩中的应用。分析了点光源全息图和菲涅耳数字全息图的信息压缩。我们尝试利用小波变换在二维图像压缩中原理对全息图进行压缩处理。采用小波分析的方法保留全息图低频子图信息,让其水平、竖直和对角方向上高频分量为零。同样道理,对一次小波分解后的低频子图可进行同样的操作,直到下一级次的低频子图不满足Shannon采样定律为止。接着采用对低频子图进行金字塔小波分解后阈值压缩的方法来进一步提高压缩率。在保证再现像质的情况下,实验验证使用该方法对全息图进行信息压缩能够获得很好的压缩比率。


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